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MILCHSTRASSE
Galaktische Einflüsse auf das Erdklima
von Hans Zekl
für astronews.com
20. November 2006

Auf ihrer Wanderung um das Milchstraßenzentrum durchquert unser Sonnensystem immer wieder Spiralarme und ist dem Teilchenschauer explodierender Sterne ausgesetzt. Nun fand der dänische Wissenschaftler Henrik Svensmark vom Danish National Space Center in Kopenhagen Belege dafür, dass diese wechselnden kosmischen Umweltbedingungen Auswirkung auf das irdische Klima haben.

Kosmische Strahlung

Kosmische Strahlung fördert die Wolkenbildung und führen so zu einer Abkühlung des Erdklimas. Bild:  Danish National Space Center

Die Erde ist einem ständigen Strom energiereicher atomarer Teilchen ausgesetzt, der so genannten kosmischen Strahlung. Obwohl es den Astronomen bislang nicht gelungen ist, ihren Ursprung eindeutig zu bestimmen, sind sie sich sicher, dass explodierende, massereiche Sterne und ihre Überreste dafür in Frage kommen, die sich in den Spiralarmen unserer Milchstraße befinden. Je nachdem, ob sich das Sonnensystem innerhalb eines Arms oder zwischen zwei Armen aufhält, ist die kosmische Strahlung stärker oder schwächer. Immerhin ist in den Armen die Dichte der Materie 80 Prozent höher als zwischen ihnen.

Teilchen der kosmischen Strahlung können mit Molekülen der Erdatmosphäre zusammenstoßen und ihnen ein oder mehrere Elektronen entreißen.
Diese nun elektrisch geladenen Bestandteile der Luft wirken als Kondensationskeime für Wassertropfen. Im Endeffekt führt eine intensivere kosmische Strahlung zu einer stärkeren Wolkenbildung und somit zu einer globalen Abkühlung.

"Andere Wissenschaftler griffen die Idee auf und haben den Wechsel von
Warm- und Kaltzeiten durch die vorhandenen astronomischen Daten erklärt," erläuterte Dr. Svensmark. "Ich habe nun die Argumentation umgedreht und die astronomischen Daten aus den Klimaveränderungen der letzten 200 Millionen Jahre berechnet." Wie Svensmark in der Novemberausgabe der Fachzeitschrift Astronomischen Nachrichten darlegt, wandert die Sonne mit ihren Planeten mit einer Geschwindigkeit vom 18 Kilometern pro Sekunden gegenüber den Spiralarmen um das Zentrum der Galaxis. Momentan befindet sie sich zwischen zwei Armen, nach einer letzten Durchquerung vor 34 Millionen Jahren.

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Svensmarks Untersuchung basiert auf Arbeiten des Astrophysikers Nir Shaviv vom Racah Institut in Jerusalem und dem Geologen Ján Veizer von der Universität Ottawa, die die Meerestemperaturen aus der Häufigkeit des Sauerstoffisotops O-18 in fossilen Sedimenten mikroskopischer Muscheln bestimmten. Danach wechseln sich warme und kalte Perioden etwa alle 140 Millionen Jahre ab. Ebenso lang ist die Zeitdauer zwischen zwei Durchgängen durch Spiralarme.

Überlagert sind kleinere Zyklen mit einer Periode von rund 34 Millionen Jahren, was zu der Auf-und-Ab-Bewegung des Sonnensystems gegenüber der Ebene der Milchstraße passt, in der die kosmische Strahlung am stärksten ist. Svensmark fand heraus, dass es nur eine Kombination astronomischer Größen der galaktischen Umgebung gibt, die zur Bewegung des Sonnensystems und den in den Sedimenten aufgezeichneten Klimaänderungen passt.

Doch reichen fossile Klimaaufzeichnungen noch wesentlich weiter in die Vergangenheit zurück: Anhand des Kohlenstoffisotops C-13 fand Svensmark heraus, dass die hohe Sternbildung in der Milchstraße vor 2,4 Milliarden Jahren einen deutlichen Einfluss auf das irdische Klima hatte. Dafür nutzte er den Umstand aus, dass Lebewesen wie Bakterien und Algen, die damals vorherrschten, bevorzugt das Kohlenstoffisotop C-12 in ihr Gewebe einbauen. Dadurch erhöhte sich der Anteil von C-13 in den Urozeanen, das dann von anderen Lebewesen zum Bau von Schalen verwendet wurde. So zeigen Schwankungen des C-13-Gehalts an, wie produktiv die Biosphäre in der Urzeit einst gewesen ist.

Zur Überraschung Svensmarks fallen die größten Produktivitätsschwankungen mit hohen Sternbildungsraten zusammen, wenn auch viele Supernovae entstehen, die die Dosis der kosmischen Strahlung erhöhen. Vermutlich war die Wolkendecke dann dichter, wenn mehr Sterne explodierten. Durch die verringerte Sonneneinstrahlung kühlte die Erdoberfläche ab. Dennoch gab es dabei Phasen, in denen mehr Biomasse erzeugt wurde als in Warmzeiten. Eine mögliche Ursache dafür könnten stärkere Winde während kalter Perioden sein, die mehr Nahrungsstoffe in den oberen Wasserschichten ablagerten.

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siehe auch
Erde: Beeinflusste galaktische Bahn Leben? - 3. April 2006
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