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Re: Uralte Steine bergen Hinweise auf CO2-Thermostat
infoshark - 07.02.2007, 17:04Uralte Steine bergen Hinweise auf CO2-Thermostat
Uralte Steine bergen Hinweise auf CO2-Thermostat
Es hätte ziemlich frostig werden können: Die Sonne war früher schwächer, die junge Erde drohte einzufrieren. Fast vier Milliarden Jahre alte Steine verraten, warum es dennoch warm genug für Ozeane und Leben blieb. US-Geologen glauben, einen CO2-Thermostat gefunden zu haben.
Sie zählen zu den ältesten Souvenirs der Erdgeschichte und sind entsprechend selten: Im Jahr 2001 haben kanadische Wissenschaftler am Rand der Hudson-Bay in der ostkanadischen Provinz Quebec Steine entdeckt, wie sie schon lange nicht mehr auf dem Angesicht der Erde entstehen können. Eisenablagerungen durchziehen den Fels - und berichten aus der Kindheit der Erde. Und womöglich auch, warum unseren Planeten nicht ein ähnlich eisiges Schicksal wie seinen Nachbarn Mars ereilte.
In drei Aufsätzen für die Fachzeitschrift "Earth and Planetary Science Letters" berichten französische und US-amerikanische Geologen nun von jener Zeit, in der die Erde sprichwörtlich einzufrieren drohte. Ausgerechnet Kohlendioxid - jenes Treibhausgas, das heute das Erdklima durcheinander bringt, weil der Mensch es im Übermaß in die Luft bläst - hat damals als Thermostat des jungen Planeten fungiert. Und ihn schön warm gehalten. Darauf deuten jedenfalls vorläufige Analysen hin.
Rund 4,5 Milliarden Jahre ist die Erde alt. Nachdem sich an ihrer Oberfläche eine feste Kruste gebildet hatte, sah diese nicht nur radikal anders aus als heute. Auch die kosmische Nachbarschaft war nicht dieselbe wie heute. Astrophysiker schätzen, dass in den Kindertagen der Erde die Sonne im Vergleich zu heute rund ein Viertel schwächer strahlte. Entsprechend weniger Wärme erreichte die Erde.
Das Beispiel des weiter entfernten Mars ist ein Lehrstück, was mit kleinen, zu kalten Felsplaneten geschehen kann: Es wird sehr kalt, Wasser verschwindet unter die Oberfläche, kann sich in den obersten Gesteinsschichten bestenfalls in Form von Eis halten. Der Planet wird zur eisigen, trockenen, lebensfeindlichen Frostwüste.
Sonne war schwach, doch Erde blieb warm
Auf der Erde verlief die Geogeschichte anders - aus Gründen, die bis heute nicht vollständig rekonstruiert werden konnten. Einige Stückchen des Mosaiks liefern den Forschern um Nicolas Dauphas von der University of Chicago die uralten Steine aus Quebec: Denn diese sind von haardünnen Bändern durchzogen, die aus Eisenverbindungen bestehen, Eisenoxide und Eisenkarbonate. Könnten es Sedimente sein, Ablagerungen aus Ur-Ozeanen?
Dies ist genau das Ergebnis der Laboranalysen, in denen die Eisen-Verbindungen auf den Gehalt bestimmter Isotope untersucht wurden. "Wir fanden heraus, dass sie tatsächlich genau jene typische Signatur von etwas aufweisen, das sich durch Ablagerung im Meer gebildet hat", sagte Dauphas. Wenn sich diese Steine aber im Meer gebildet haben, muss es damals flüssiges Wasser an der Erdoberfläche gegeben haben.
Denn eine Datierung der Zirkonkristalle in dem Gestein weist auf ein Alter von rund 3,75 Milliarden Jahren hin. Nur einmal haben Geologen bisher Steine von dermaßen hohem Alter gefunden: in Westgrönland. Diese Souvenirs aus der jungen Jahren der Erde galten bislang jedoch nicht als zuverlässige Zeugen, obwohl auch schon sie Hinweise auf flüssiges Wasser geliefert hatten. Mit den kanadischen Steinen verdoppelt sich aber praktisch auf einen Schlag die Menge verfügbarer Belege.
Steinbildung nur im Meer möglich - und mit viel CO2
Die Steine aus Quebec enthalten noch einen weiteren Hinweis auf die Verhältnisse vor mindestens 3,75 Milliarden Jahren. Stephen Mojzsis von der University of Colorado berichtet: Damit sich die Eisenkarbonate überhaupt bilden konnten, die in den Ablagerungen gefunden wurden, muss die Atmosphäre einen deutlich höheren CO2-Gehalt aufgewiesen haben als heute. "Jetzt haben wir direkte Belege dafür, dass die Erdatmosphäre früh in ihrer Geschichte mit Kohlendioxid vollgepackt war", sagte Mojzsis, "was den Planeten wahrscheinlich davor bewahrt hat, einzufrieren und den Weg des Mars zu gehen." Später in ihrer Geschichte war die Erde nur von einer milderen Variante dieses Eisszenarios eingeholt worden, also sogenannte Schneeball-Erde.
Wie ein selbstregelnder Thermostat könnte das Klimagas den Planeten gewärmt haben, spekulieren die Forscher: Wird es kälter, binden geologische Prozesse weniger CO2. Mehr Treibhausgas entweicht in die Atmosphäre, die so wiederum mehr Wärme speichern kann. So, spekulieren Dauphas, Mojzsis und ihre Kollegen, endete die Erde nicht als eisiger Steinbrocken - obwohl dieses Schicksal nahe war, wie man heute in der Nachbarschaft besichtigen kann.
Der frostige Planeten-Vergleich hinkt jedoch an einem Punkt: Der kleinere, leichtere Mars mit seiner geringeren Anziehungskraft war im Lauf seiner Geogeschichte nicht imstande, eine dichte Atmosphäre zu behalten. Heute ist die Gashülle dort recht dünn - und sie besteht zum Großteil aus Kohlendioxid.
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