Simulation zeigt: Schon die junge Erde war lebensfreundlich

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Grafische Darstellung der Ergebnisse der neusten Simulation des jungen Erdklimas.

Copyright: Joshua Krissansen-Totton/University of Washington

Seattle (USA) – Eine neue Computersimulation der Durchschnittstemperaturen auf der jungen Erde zeigt, dass diese wesentlich stabiler waren als bisherige Berechnungen dies nahegelegt hatten – gleiches gilt für den pH-Wert der irdischen Ozeane. Damit wäre schon die junge Erde deutlich lebensfreundlicher gewesen als bislang gedacht. Die neue Erkenntnis hilft Wissenschaftlern nicht nur dabei besser zu verstehen, wie das Leben auf der Erde, sondern vielleicht auch auf anderen Planeten entstand und sich entwickelte.

Bislang zeichneten Simulationen des frühen Erdklimas entweder das Bild vom zugefrorenen „Schneeball Erde“ bis hin zu lebenswidrigen Hitzerekorden, unter denen die meisten heutigen Lebensformen nicht überlebt hätten.

Die neue Simulation des Teams um Joshua Krissansen-Totton und Prof. David Catling von der University of Washington, zeichnet nun ein deutlich gemäßigteres Bild der jungen Erde. Wie die Wissenschaftler aktuell im Fachjournal „Proceedings of the National Academy of Sciences“ (PNAS; DOI: 10.1073/pnas.1721296115) berichten, lagen die Durchschnittstemperaturen damals mit zwischen 0 und 50 Grad Celsius in etwa im heutigen Mittel. Auch der pH-Wert der Meere verblieb vergleichsweise moderat und bewegte sich nach und nach weg von einem leicht säurehaltigen Wert von rund 6,6 über den neutralen Wert von 7,0 bis hin zu den heutigen, leicht alkalischen 8,1: „Unsere Ergebnisse zeigen, dass die Erde nahezu immer schon moderate Temperaturen aufwies.

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Grundlage für die neue Simulation sind neuste Erkenntnisse über die Art und Weise, wie Gestein, Ozeane und Lufttemperaturen miteinander interagieren. Die Berechnungen der Durchschnittstemperaturen und pH-Werte der Ozeane im Verlauf der vergangenen rund vier Milliarden Jahre bezieht sich somit auf Informationen darüber, wie Verwitterung am Meeresboden und über geologische Zeiträume hinweg unter verschiedenen Bedingungen abläuft: „Der Meeresboden wird zwar nicht von Wind und Regen, dafür aber durch Perchlorate erodiert. Kohlenstoffhaltige Moleküle setzten sich aus dem Wasser auf dem Boden ab – ein Prozess, der wiederum abhängig ist von den Temperaturen und vom Säuregehalt des Meerwassers, während andere Chemikalien aus dem Gestein gelöst werden.“

Die Verwitterung des Meeresboden sei von noch größerer Bedeutung für die Regulation der Temperaturen auf der jungen Erde gewesen, da es damals weniger kontinentale Landmassen gegeben habe als heute, das Erdinnere noch deutlich heißer war und die Kruste des Meeresbodens sich schneller ausbreitete und somit auch mehr Kruste verwittern konnte.

Obwohl die Forscher bemüht waren, auch alternative Szenarien zu erhalten, zeichnete sich das Bild eines von jeher moderaten Erdklimas immer wieder und deutlich ab: „Wir sind zuversichtlich, dass es ein wirklich belastbares Ergebnis darstellt und es sind nur schwer Bedingungen vorstellbar, die die Werte in den Extrembereich getrieben hätten.“

Die Ergebnisse können nun dabei helfen, ein genaueres Bild von jenen Umweltbedingungen zu zeichnen, die während der frühen Evolution des irdischen Lebens vorgeherrscht haben und jene Prozesse zu beschreiben, die diese Umwelt Milliarden Jahre lang lebensfreundlich erhalten hatten.

Zugleich ist das Ergebnis der neuen Simulationen nicht nur ein gutes Ergebnis für die Lebensfreundlichkeit der jungen Erde, sondern auch für die Suche nach außerirdischem Leben: „Wenn die Erdtemperaturen während der vergangenen vier Milliarden Jahren moderat waren, so könnte dies auch auf das Klima von erdähnlichen Planeten innerhalb der lebensfreundlichen Zonen um andere Sterne gelten, wodurch das Leben auch dort Zeit genug gehabt haben könnte, um sich zu entwickeln“, so Krissansen-Totton und Kollegen abschließend. „Lebensfreundliche Bedingungen könnten damit eigentlich auf jedem Felsplaneten mit Ozeanen herrschen.

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