Hallo Ihr Lieben!
Ja, lange Zeit nicht geschrieben, das postdoc-Leben ist halt doch um einige Zacken stressiger als das Doktoranden-Leben. (Sorry). Es gibt aber ein kurzes Stelldichein hier, weil ich am Dienstag den 17.Oktober 2017 zwischen 12.00 und 15:00 bei Zeit-Online im Chat zu den großen Fragen der Menschheit sein werde.
Das Thema soll sein, Ursprung des Lebens.
Da ich ja eher die Exoplaneten-Klima-Atmosphären-Expertin bin, stelle ich das folgende Thema vor: Wie das Leben die Atmosphäre der frühen Erde beeinflusst hat. Zur zeitlichen Einordnung hab ich eine Grafik eingebunden (s.u.). Ich werde v.a.über den Zeitraum von vor 3,8 – 2,5 Milliarden Jahre erzählen, dem Archaikum.
Bild: “Evolution der Lebewesen” aus Wikipedia. Creative-Commons-Lizenz „CC0 1.0 Verzicht auf das Copyright“
Das erste Leben entstand schon sehr früh, vor etwa 4 Milliarden Jahre und hinterließ womöglich schon recht früh Spuren in der Atmosphäre und zwar andere als das heutige Leben in der heutigen Atmosphäre. Aber wie sah diese Atmosphäre eigentlich aus … äh, sagen wir mal so, wie wissen es nicht so ganz genau. Zwischen 4 – 2.5 Milliarden Jahre ist es nicht so genau sicher, wie die Erdatmosphäre aussah.
Die ersten Atmosphären der Erde- alles andere als einladend für Menschen
Die allererste Atmosphäre bestand wohl aus Wasserstoff und Helium, wie die der Gasriesen in unserem Sonnensystem. Die verzog sich aber wohl innerhalb von ein paar Millionen Jahre schnell dorthin, wo sie hergekommen war: in’s Weltall. Diese Gase waren Teile der protoplanetaren Gasstaub-Scheibe. Nur war die Gravitation der Erde zu gering und diese durch den Verklumpungsvorgang so heiß, dass der Wasserstoff sich nicht lange auf der Erde halten konnte. Das war bei den Gasriesen draußen anders. Weil die Erde recht heiß war vor etwa 4,5 bis 3,8 Milliarden Jahre nennt man diese Zeitalter auch das Hadaikum oder auch das Höllenzeitalter. In dieser Zeit bildete sich die zweiten Atmosphäre. Diese hatte die Erde förmlich ausgeschwitzt. Da wird vor allem bereits die heutige Menge an Stickstoff dabei gewesen sein. Und sonst? Zwischenzeitlich war auch wohl sehr viel Wasserdampf (bis zu 80%) in der Atmosphäre, das sich aber recht schnell abregnete, je mehr die Erde abkühlte. 40 000 Jahre sintflutartiger Regen könnte die Folge gewesen sein. Für außerirdische Forscher, die von außen in die Erdatmosphäre geblickt hätten, wäre die zweite Atmospähre zumindest sehr vielversprechend gewesen. “Dieser Planet ist zumindest grundsätzlich habitabel und wird es wohl demnächst sein, nur nicht gerade jetzt.”
Nachdem das meiste Wasser dann in den Ozeanen gelandet ist, wird wohl wieder vor allem Stickstoff in der dritten Atmosphäre zurückgeblieben sein. Das und einiges an Treibhausgasen. Letzteres nehmen wir an, weil die Erde vor etwa 3 Millarden Jahre von einer etwa 80% leuchtschwächeren Sonne beschienen wurde. D.h. 20% weniger Energie. Mit der heutigen Atmosphäre hätte sich die Erde schnell in eine Eiskugel verwandelt. Das ist aber vermutlich nicht passiert.
Das Treibhausgas, welches als erstes entsteht und welches in großen Mengen freigesetzt werden kann ist CO2. Davon wird es vor 3-4 Milliarden Jahren mehr als heute gegeben haben. Auch weil Plattentektonik, welches CO2 effizient vergräbt, wohl etwa ne halbe Milliarde Jahre später in der Gänge gab. Wieviel mehr? Wirklich schwer zu sagen. 10% der Erdatmosphäre CO2 und noch mal 2 Promille Methan wird wohl ausgereicht haben, um den Äquator etwa vor 3.8 Milliarden eisfrei zu kriegen, wie z.B. Charnay und co in Simulationen (1) ausgerechnet haben. Vor etwa 2.5 Milliarden Jahren war dann CO2 durch in die Gänge kommende Plattentektonik und Verwitterungsvorgänge, wieder zum großen Teil aus der Atmosphäre in die Erdkruste übergangen. Man braucht aber dann immer noch etwa 1% CO2 und 2 Promille Methan, weil die Erdeinstrahlung immer noch “nur” 85% des heutigen Wertes ist. Und das ist auch das, was die frühen geologischen Zeugnisse hergeben.
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