Ur-Atmosphäre der Erde glich der heutigen Venus

Als unser Sonnensystem vor mehr als 4,5 Milliarden Jahren entstand, war die Erde ein glühend heißer Magmaball. Dessen Atmosphäre glich der heutigen Venus – reich an Kohlenstoffdioxid, arm an Stickstoff. Das berichtet ein internationales Forschungsteam im Fachmagazin „Science Advances“.

Flüssiges Gestein bedeckte vor etwa 4,5 Milliarden Jahren die gesamte Erdoberfläche, nur an wenigen Stellen trieben kleine Ur-Kontinente auf dem Magma-Ozean. Ein internationales Forschungsteam um den Geochemiker Paolo Sossi von der ETH Zürich fand nun heraus, wie die Atmosphäre zu dieser Zeit beschaffen war.

Dafür schmolz das Team Mantelgestein in einer Versuchsvorrichtung mit Laserlicht bei 1-900 Grad auf. Danach untersuchten sie, wie sich die Zusammensetzung der Atmosphäre veränderte, während sich die Umgebungstemperatur abkühlte und der Magma-Ozean kristallisierte. In der Erdgeschichte geschah diese Abkühlung für geologische Zeitmaßstäbe sehr schnell, nämlich innerhalb von rund einer Million Jahren, wie Sossi gegenüber der Nachrichtenagentur Keystone-SDA erklärte.

Das Resultat: Der Kohlendioxid-Gehalt in der Atmosphäre betrug damals etwa 95 Prozent. Dadurch war der Atmosphärendruck der Ur-Erde etwa 100 Mal höher als heute. Anders als das CO2 kondensierte der Wasserdampf in der Atmosphäre und löste sich im Magma-Ozean. So entstand vor über vier Milliarden Jahren eine Atmosphäre auf der Erde mit einem extremen Treibhauseffekt – ähnlich wie ihn Astronomen auf der Venus beobachten.

Dass auf der Erde lebensfreundliche Bedingungen entstanden, verdankt sie laut den Forschenden zum einen ihrer relativ großen Entfernung zur Sonne. Dadurch verdampfte das Wasser auf dem irdischen Planeten nicht und sammelte sich in den Ur-Ozeanen. Zum anderen verschluckte die Erde ständig Kohlendioxid: Das Gas löste sich im Meerwasser, verband sich mit Kalzium und sank auf den Boden. Die Bewegung der Platten zog das Kohlendioxid dann tief in die Erdkruste und den Erdmantel hinunter.

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Allerdings: Wie die gelösten Wassermoleküle aus dem Magma-Ozean in die Atmosphäre gelangten und sich später als Regen in den Meeren sammeln konnten, wisse man noch nicht genau, sagte Sossi. Dieses Phänomen sei nun Gegenstand ihres nächsten Experiments.

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