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Aus chemischen Sedimenten wie diesen gebänderten Eisenerzen aus 'Marbel Bar' in West Australien können anhand von Sauerstoffisotopen die Bildungstemperaturen rekonstruiert werden. Für die Frühzeit der Erde ergibt diese Methode allerdings viel zu hohe Temperaturen. Die neue Studie deutet darauf hin, dass die Berechnungen durch eine veränderte Meerwasser-zusammnesetzung verfälscht wurden. Bild: Christian Marien.

Extremes CO2 Treibhaus heizte die junge Erde auf

Hohe Temperaturen auf der jungen Erde bei niedriger Sonneneinstrahlungen wurden wahrscheinlich durch viel Kohlendioxid in der Atmosphäre verursacht / Mit dem Beginn der Plattentektonik wurde es kälter, da das CO2 nach und nach auf den Kontinenten gespeichert wurde.

Sehr hohe atmosphärische CO2-Gehalte können erklären, wie vor drei bis vier Milliarden Jahren die hohen Temperaturen auf der noch jungen Erde zustande gekommen sind. Zu dieser Zeit strahlte unsere Sonne nur mit 70 bis 80 Prozent ihrer heutigen Intensität. Trotzdem war das Klima auf der jungen Erde offenbar recht warm, denn es gab kaum Gletschereis. Dieses Phänomen ist als das „Paradox der jungen schwachen Sonne“ bekannt. Ohne ein effektives Treibhausgas wäre die junge Erde zu einem Eisklumpen gefroren. Ob CO2, Methan oder ein ganz anderes Treibhausgas dem Planeten Erde eingeheizt hat, ist in der Wissenschaft umstritten. Neue Untersuchungen von Dr. Daniel Herwartz von der Universität zu Köln, Professor Dr. Andreas Pack von der Universität Göttingen und Professor Dr. Thorsten Nagel von der Universität Aarhus (Dänemark) zeigen nun, dass ein hoher CO2-Gehalt als Erklärung plausibel ist. Das würde zudem noch ein anderes geowissenschaftliches Problem lösen: die scheinbar zu hohen Meerestemperaturen. Die Studie ist im Fachjournal Proceedings of the National Academy of Sciences erschienen.

Eine viel diskutierte Frage in der Geowissenschaft betrifft die Temperaturen der frühen Ozeane. Es gibt Hinweise darauf, dass sie sehr heiß waren. Messungen von Sauerstoff-Isotopen an sehr alten Kalk- oder Kieselgesteinen, die als Geothermometer dienen, deuten auf Meerwassertemperaturen von über 70°C hin. Niedrigere Temperaturen ergeben sich nur, wenn sich auch das Meerwasser in seiner Sauerstoff-Isotopen-Zusammensetzung verändert hätte. Dies galt jedoch lange als unwahrscheinlich.  

Modelle aus der neuen Studie zeigen, dass hohe CO2-Gehalte in der Atmosphäre eine Erklärung liefern können, da sie auch eine veränderte Zusammensetzung der Ozeane verursacht hätten. „Hohe CO2-Gehalte würden somit gleichzeitig zwei Phänomene erklären: zum einen das warme Klima auf der Erde und zum anderen, warum die oft herangezogenen Geothermometer scheinbar heißes Meerwasser anzeigen. Berücksichtigt man das andere Sauerstoff-Verhältnis des Meerwassers, ergibt sich eher eine Temperatur von 40°C“, so Daniel Herwartz von der Uni Köln. Es sei zwar denkbar, dass es auch viel Methan in der Atmosphäre gab. Das hätte jedoch keinen Einfluss auf die Zusammensetzung des Ozeans gehabt. Es würde also nicht erklären, warum das Sauerstoff-Geothermometer zu hohe Temperaturen liefert. „Beide Phänomene lassen sich also nur mit sehr viel CO2 erklären“, fügt der Forscher hinzu. Die Gesamtmenge an CO2 schätzen die Autoren auf etwa ein bar CO2. Das ist so viel, als bestünde unsere gesamte heutige Atmosphäre aus CO2. Mehr erfahren...

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