Treibhausgas rettete urzeitliche Erde vor der Vereisung
Ein dänisch-japanisches Forscherteam lüftete das Geheimnis, warum die Erde in ihrer Frühzeit nicht der Vereisung preisgegeben war. Die in der Fachzeitschrift "Proceedings of the National Academy of Sciences" (PNAS) veröffentlichten Forschungsergebnisse belegen, dass ein Treibhausgas dafür sorgte, die Ozeane auf der Erde flüssig zu halten. Die Chemiker der Universität Kopenhagen, Dänemark, und der Universität Tokio, Japan, entdeckten, dass ein Treibhausgas die Erde davor bewahrt hatte, sich in einen gewaltigen Schneeball zu verwandeln, denn die Sonneneinstrahlung war damals um 30 Prozent schwächer. Carbonylsulfid, das über einen langen Zeitraum aus Schwefelausgasungen aktiver Vulkane hervorgegangen war, ist das fehlende Glied in der Kette. "Carbonylsulfid ist und war das perfekte Treibhausgas - viel besser als Kohlendioxid", erklärt Matthew S. Johnson, Professor für Chemie an der Universität Kopenhagen. "Wir schätzen, dass eine Hülle aus Carbonylsulfid der Planetenoberfläche rund 30 Prozent mehr Energie geliefert haben könnte. Dies reichte offensichtlich aus, um die fehlende Sonnenwärme auszugleichen", fügte er hinzu. Aus dem Verhältnis von Schwefelisotopen in frühzeitlichem Gestein bestimmten die Forscher, wie viel zusätzliche Wärmeenergie auf diese Weise entstand und die Sonne quasi unterstützte, die junge Erde warm zu halten. Diese Isotopenmischung, so die Forscher, konnte nicht das Ergebnis geologischer Prozesse gewesen sein. "Es gibt keinen Prozess im Gesteinsmantel der Erde, der diese Isotopenverteilung erklären könnte", erklärte Professor Johnson. "Dieses Phänomen musste atmosphärischen Ursprungs sein." Die Chemiker bestrahlten Schwefeldioxid mit Sonnenlicht unterschiedlicher Wellenlänge. Dabei fanden sie heraus, dass die Wellenlänge der durch die Carbonylsulfiddecke dringenden Sonnenstrahlung für diese seltsame Isotopenmischung verantwortlich war. "Der Isolierungseffekt von Carbonylsulfid ist die wohl offensichtlichste Lösung, aber darauf muss erst einmal jemand kommen. Bislang wurde dieser Punkt von allen übersehen", so der Forscher. "Wir fanden heraus, dass es sich hier tatsächlich um ein vorzeitliches Äquivalent der Ozonschicht handelt - einer Schicht, die uns heute vor UV-Strahlung schützt. Im Gegensatz zu Ozon hingegen hielt Carbonylsulfid die Wärme in der Atmosphäre fest. Das einzige Problem war: es blieb nicht warm." Als die ersten Lebensformen entstanden, gaben sie immer mehr Sauerstoff an die Atmosphäre ab, was wiederum die atmosphärische Oxidation begünstigte. Dadurch wurde der von den Vulkanen abgegebene Schwefel nicht länger in Carbonylsulfid, sondern in verschiedene Sulfataerosole umgewandelt, die eher als atmosphärisches Kühlmittel wirkten. Professor Johnson und seine Kollegen rekonstruierten mithilfe eines Computermodells die Entwicklung der Uratmosphäre. Sowohl diese Modelle als auch Laborexperimente deuten darauf hin, dass der Abbau des Carbonylsulfids zugunsten von Sulfatverbindungen der jungen Erde eine Eiszeit beschwerte. Die Forscher gehen davon aus, dass dieser Prozess gegen Ende des Archaicums vor rund 2,5 Milliarden Jahren stattfand. "Unsere Forschungen deuten darauf hin, dass die Verteilung und Zusammensetzung der atmosphärischen Gase den Planeten aus einem Zustand der lebenserhaltenden Wärme in eine globale, Millionen Jahre anhaltende Eiszeit stürzte", so Johnson. "Ich denke, dies sollte ein hinreichender Grund sein, die Menge an Treibhausgasen, die wir in die Atmosphäre abgeben, drastisch zu reduzieren."
Länder
Dänemark, Japan