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Rätsel der Klimageschichte gelöst
Größere Ozeane und fehlende Wolken bringen mildes Klima

London (RPO). Ein langjähriges Rätsel der Klimageschichte ist gelöst: Nicht eine hohe Konzentration von Treibhausgasen, sondern größere Ozeane und fehlende Wolken ermöglichten schon vor über 2,5 Milliarden Jahren flüssiges Wasser auf der Erde - trotz einer deutlich geringeren Sonnenstrahlung als heute.

Das haben dänische Geologen durch die Analyse von Gesteinsproben aus einem 3,8 Milliarden alten Felsen in Grönland herausgefunden. Zudem sei die CO2-Konzentration über Milliarden von Jahren konstanter gewesen als bisher angenommen - eine speziell für die Entwicklung von Klimamodellen wichtige Erkenntnis, berichten die Forscher um Minik Rosing von der University von Kopenhagen im Fachmagazin "Nature" (Bd. 464, Nr. 7289).

Seit die Sonne vor 4,5 Milliarden Jahren entstand, nimmt ihre Strahlungsleistung kontinuierlich zu. So war sie im Archaikum - also vor 4 bis 2,5 Milliarden Jahren - etwa 30 Prozent schwächer als heute. Unter heutigen Bedingungen würde bei einer solchen Reduktion die Durchschnittstemperatur der Erde um etwa 23 Grad sinken und Wasser wäre nur noch als Eis vorhanden.

Vor vier Milliarden Jahren mehr CO2 als heute

Geologische Strukturen belegen aber, dass Wasser bereits in der frühen Erdgeschichte in flüssiger Form vorkam und das Klima relativ mild war - dieser Widerspruch wird auch das Paradoxon der schwachen jungen Sonne genannt. Ein Erklärungsansatz besagt, dass die Konzentration des Treibhausgases CO2 vor vier Milliarden Jahren ein Vielfaches der heutigen betrug: Bis zu 30 Prozent der Erdatmosphäre sollen damals aus CO2 bestanden haben.

Dies kann nach Ansicht der Forscher um Rosing aber nicht stimmen, denn sie stießen in einem 3,8 Milliarden Jahre alten Felsen in Grönland auf zahlreiche Eisenoxide und Eisenkarbonate, sogenannte Magnetite und Siderite. Diese Mineralien werden nur in einem bestimmten Bereich der CO2-Konzentration häufig gebildet, bei hohen Konzentrationen entstehen bevorzugt andere Mineralien.

Die Proben verrieten, dass das Treibhausgas im Archaikum nur in etwa dreifach höherer Konzentration in der Atmosphäre vorkam als heute - zu wenig, um die schwache Sonnenstrahlung zu kompensieren. Mit Computermodellen testeten die Wissenschaftler darum, wie die Wolkenbedeckung und das Verhältnis der Landmassen zu den Ozeanen die Temperatur beeinflusst haben könnten.

Tiefe Wolken schicken Sonnenstrahlung zurück ins All

Ergebnis: Bei sehr geringer Bewölkung und kleineren Landmassen bleibt die Durchschnittstemperatur trotz niedriger Strahlung auf einem ähnlichen Niveau wie heute. Vor allem tiefe Wolken schicken nämlich einen großen Teil der Sonnenstrahlung ins All zurück, wodurch weniger Energie auf der Erde ankommt. Eine ähnliche Wirkung haben die Kontinente, die im Vergleich zu den Ozeanen einen höheren Anteil der Strahlung reflektieren.

Nach Ansicht der Forscher liegen die berechneten Werte ziemlich nahe an den tatsächlichen Werten im Archaikum: Es ist nämlich bekannt, dass die Ozeane in diesem Erdzeitalter eine größere Ausdehnung hatten als heute. Zugleich ist eine geringere Wolkenbedeckung für diese Zeit plausibel, denn Wolken bilden sich nur, wenn Wasser an kleinen Partikeln - sogenannten Kondensationskeimen - kondensieren kann.

Diese entstehen größtenteils aus von Pflanzen und Algen ausgestoßenen Gasen. Solche Lebewesen waren im Archaikum jedoch noch nicht sehr verbreitet. Die Erkenntnisse seien auch für die Vorhersage des zukünftigen Klimas wichtig, betonen die Wissenschaftler. So müsste in Klimaberechnungen berücksichtigt werden, dass die CO2-Konzentration über Jahrtausende konstanter gewesen sei, als bisher angenommen.

(DDP/nbe)
 
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