Geowissenschaften: Die junge Erde hatte kaum Luft

Die Atmosphäre der Erde reicht etwa bis in eine Höhe von 90 Kilometern. Aufsummiert kommen alle Gase heute auf eine Masse von fünf Billiarden Tonnen. Vor knapp drei Milliarden Jahren war die Erdatmosphäre jedoch deutlich leichter. Zu diesem Ergebnis kommen Geoforscher, die fossile Gaseinschlüsse in Lavagestein analysiert haben. Wie sie im Fachmagazin „Nature Geoscience“ berichten, widerspricht diese Entdeckung der bisherigen Annahme, dass die Atmosphäre in dieser frühen Epoche schwerer und dichter als heute gewesen sein könnte.

Sanjoy Som vom Blue Marble Space Institute of Science in Seattle und Kollegen haben Proben von Lavaströmen untersucht, die vor 2,7 Milliarden Jahren in der heutigen Pilbara-Region in Australien erstarrten. Diese enthielten Gaseinschlüsse, die sich im Laufe der Jahrmillionen mit Mineralen füllten. Doch Größe und Struktur der Blasen, untersucht mit Röntgenstrahlung, blieben erhalten und lieferten nun Hinweise auf den damals herrschenden Luftdruck. Sauerstoff gab es da noch nicht in der unteren Atmosphäre, die vor allem reich an Stickstoff gewesen sein musste. Die Analysen ergaben einen Luftdruck von etwa 230 Millibar. Den maximalen Luftdruck beziffert Soms Team unter Beachtung weiterer Studien auf rund 500 Millibar. Das ist etwa die Hälfte des heutigen Werts.

Die junge Erde als Modell für Exoplaneten

Trotz des geringen Luftdrucks gab es zu jener Zeit sehr wahrscheinlich flüssiges Wasser auf der Erde, das allerdings schon bei knapp 60 Grad Celsius verdampfte. Das wäre aber nur möglich, wenn in der Atmosphäre neben Stickstoff große Anteile an Treibhausgasen wie Methan oder Kohlendioxid vorhanden gewesen wären. Genau dies vermuten die Wissenschaftler und wollen nach weiteren Indizien für ihre Annahme eines erstaunlich geringen Luftdrucks suchen.

Die Ergebnisse sind nicht nur interessant für die Rekonstruktion der Erdgeschichte. Auch für die Beurteilung von fernen Planeten und die Chancen auf Leben spielen sie eine Rolle. „Die frühe Erde ist mit der Erde heute nicht zu vergleichen, sondern eher mit einem Exoplaneten“, sagt Som. Es gab keinen Sauerstoff und nur Einzeller konnten existieren. Zudem rotierte der Planet schneller als heute, die Sonneneinstrahlung war schwächer und der Mond stand ihm näher. Kürzere Tage und höhere Tiden als heute waren die Folge. (wsa)