Erde ohne Sonnenschirm

Seit die Sonne vor über 4,5 Milliarden Jahren entstand, nimmt ihre Strahlungsleistung kontinuierlich zu. So war sie im Archaikum ? also vor 4 bis 2,5 Milliarden Jahren ? etwa 30 Prozent schwächer als heute. Unter heutigen Bedingungen wäre bei einer solchen Reduktion die Durchschnittstemperatur der Erde um etwa 23 Grad niedriger und Wasser nur noch als Eis vorhanden. Geologische Strukturen belegen aber, dass Wasser bereits in der frühen Erdgeschichte in flüssiger Form vorkam und das Klima relativ mild war ? dieser Widerspruch wird auch das Paradoxon der schwachen jungen Sonne genannt. Ein Erklärungsansatz besagt, dass die Konzentration des Treibhausgases Kohlendioxid vor vier Milliarden Jahren ein Vielfaches der heutigen betrug: Bis zu 30 Prozent der Erdatmosphäre sollen damals aus Kohlendioxid bestanden haben.

Dies kann nach Ansicht der Forscher um Rosing aber nicht stimmen, denn sie stießen in einem 3,8 Milliarden Jahre alten Felsen in Grönland auf zahlreiche Eisenoxide und Eisenkarbonate, sogenannte Magnetite und Siderite. Diese Mineralien werden nur in einem bestimmten Bereich der Kohlendioxid-Konzentration häufig gebildet, bei hohen Konzentrationen entstehen bevorzugt andere Mineralien. Die Proben verrieten, dass das Treibhausgas im Archaikum nur in etwa dreifach höherer Konzentration in der Atmosphäre vorkam als heute ? zu wenig, um die schwache Sonnenstrahlung zu kompensieren. Mit Computermodellen testeten die Wissenschaftler darum, wie die Wolkenbedeckung und das Verhältnis der Landmassen zu den Ozeanen die Temperatur beeinflusst haben könnten. Ergebnis: Bei sehr geringer Bewölkung und kleineren Landmassen bleibt die Durchschnittstemperatur trotz niedriger Strahlung auf einem ähnlichen Niveau wie heute. Vor allem tiefe Wolken schicken nämlich einen großen Teil der Sonnenstrahlung ins All zurück, wodurch weniger Energie auf der Erde ankommt. Eine ähnliche Wirkung haben die Kontinente, die im Vergleich zu den Ozeanen einen höheren Anteil der Strahlung reflektieren.

Nach Ansicht der Forscher liegen die berechneten Werte ziemlich nahe an den tatsächlichen Werten im Archaikum: Es ist nämlich bekannt, dass die Ozeane in diesem Erdzeitalter eine größere Ausdehnung hatten als heute. Zugleich ist eine geringere Wolkenbedeckung für diese Zeit plausibel, denn Wolken bilden sich nur wenn Wasser an kleinen Partikeln kondensieren kann. Diese Kondensationskeime entstehen größtenteils aus von Pflanzen und Algen ausgestoßenen Gasen. Solche Lebewesen waren im Archaikum jedoch noch nicht sehr verbreitet. Die Erkenntnisse seien auch für die Vorhersage des zukünftigen Klimas wichtig, betonen die Wissenschaftler. So müssten in Klimaberechnungen berücksichtigt werden, dass die Kohlendioxid-Konzentration über Jahrtausende konstanter gewesen sei, als bisher angenommen.