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JUNGE ERDE
Erklärung für Paradoxon der schwachen Sonne
von Rainer Kayser
9. Juni 2010

Bei Entstehung der ersten Lebensformen auf der Erde strahlte die Sonne etwa 20 bis 30 Prozent schwächer als heute. Trotzdem war es auf der Erde so warm, dass flüssiges Wasser existieren und sich Leben entwickeln konnte. Für dieses Paradoxon könnten amerikanische Forscher jetzt eine Erklärung gefunden haben: Die Erde war in einen Dunstschleier aus organischen Partikeln gehüllt.

Erde

Die Erdatmosphäre heute. Früher könnte ein Dunstschleier aus organischen Partikeln dafür gesorgt haben, dass sich Leben überhaupt entwickeln konnte.  Bild: NASA/JPL/UCSD/JSC [Großansicht als Bild des Tages]

Als die ersten Lebensformen auf der Erde entstanden, strahlte die Sonne bis zu 30 Prozent schwächer als heute. Trotzdem gab es auf der jungen Erde flüssiges Wasser. Zwei amerikanische Forscher präsentierten unlängst im Fachblatt Science eine neue Lösung für dieses "Paradoxon der schwachen Sonne". Demnach war die junge Erde in einen Dunstschleier aus organischen Partikeln gehüllt, deren fraktale Struktur eine Abkühlung der Erde verhinderte.

"Die fraktale Struktur der Aerosole hat einen starken Einfluss auf die Strahlungseigenschaften des Dunstschleiers", schreiben Eric Wolf und Brian Toon von der University of Colorado in Boulder. Dadurch könnte der Dunstschleier den unteren Bereich der Atmosphäre und den Erdboden vor der zerstörerischen Wirkung der ultravioletten Strahlung geschützt haben, ohne zugleich - wie bislang vermutet - einen starken Anti-Treibhauseffekt zu verursachen.

In dem Modell der Forscher sorgen Spuren von Ammoniak in der Atmosphäre für einen starken Treibhauseffekt. Die organischen Partikel in der Luft schützen das Ammoniak vor der ultravioletten Strahlung, die es sonst rasch zersetzen würde. Frühere Modellierungen waren von sphärischen Partikeln ausgegangen, die jedoch zu viel sichtbares Licht absorbieren und so für eine Abkühlung der Erde sorgen würden. Simulationen im Labor zeigen jedoch, dass die Teilchen sich zu komplexe Strukturen mit einer so genannten fraktalen Geometrie zusammenfügen, die dann im optischen Bereich nahezu durchsichtig sind. So verhindert der Dunstschleier den Abbau des Ammoniaks ohne zugleich den Treibhauseffekt des Ammoniaks zu konterkarieren.

Wolf und Toon schätzen, dass in der Atmosphäre der jungen Erde jährlich 100 Millionen Tonnen an organischen Dunstpartikeln produziert wurden. "Aus der Atmosphäre ist also organisches Material in großen Mengen in die Ozeane herab geregnet", so Toon, "himmlisches Manna, dass den ersten Lebensformen bei ihrem Kampf ums Überleben helfen konnte."

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