Mit den Kontinenten kam die Kälte

Vor drei Milliarden Jahren waren über 90 Prozent der Erde von Wasser bedeckt, die meisten Kontinente gab es noch nicht. Die Treibhausgase Kohlendioxid und Methan erwärmten den Planeten auf Sauna-Temperaturen, obwohl die Sonne um ein Drittel schwächer leuchtete als heute.
Als immer mehr Landmassen aus dem Meer emporwuchsen, wurde das chemische Gleichgewicht zwischen Atmosphäre und Ozean jedoch gestört: Im Regen gelöstes Kohlendioxid wandelte sich in Kohlensäure um und trug zur Verwitterung der neuen kontinentalen Kruste bei.

Dabei entstanden Bikarbonat-Ionen, die ins Meer gewaschen wurden und sich dort mit Kalzium- oder Magnesium-Molekülen verbanden. So wurde das Kohlendioxid in Kalk-Lagerstätten gebunden, die zusammen mit der ozeanischen Kruste in den Erdmantel abtauchten. Womöglich erlebte die Erde dabei aufgrund des verschwundenen Treibhausgases vor 2,9 Milliarden Jahren ihre erste Eiszeit.

Vor etwa 2,7 Milliarden Jahren war die Kohlendioxid-Konzentration dann so stark abgesunken, dass es etwa gleich viel Methan und CO2 in der Atmosphäre gab. Unter solchen Bedingungen verbinden sich Methanmoleküle zu längeren Ketten. Diese Polymere bildeten damals wahrscheinlich einen Dunstschleier um die Erde. All diese Effekte wirkten so zusammen, dass sich die Erde erneut drastisch abkühlte, berechneten die Forscher.

Erst als nach vielen Jahrmillionen das Kohlendioxid ? ausgespuckt von Vulkanen ? wieder zum Vorschein kam, erwärmte sich der Planet wieder. Eine zweite Phase der Kontinentalbildung vor etwa 2,5 Milliarden Jahren ließ die Temperaturen später erneut absinken, nehmen die Forscher an. Diese vorzeitliche Klimageschichte rekonstruierten Lowe und Tice aus einigen der ältesten Gesteine der Erde in Australien und Südafrika.