Mögliche Lösung für geologisches Rätsel: Junge Erde war ein Mega-Treibhaus

Die Erde war im Archaikum trotz Sonnenmangel nicht vereist. Laut einer Studie ist der Grund für die hohen Temperaturen eine Riesenmenge CO2.

Die Sonne schien vor drei bis vier Milliarden Jahren nur schwach Foto: Shotshop/imago

BERLIN taz | Sobald die Sonne weg ist, wird es kalt. Diese Erfahrung hat wohl schon etliche pandemiebegleitende Spaziergänge abgekürzt, im großen Maßstab ist sie aber sogar der Grund für ein geowissenschaftliches Mysterium. Warum war die Erde vor drei bis vier Milliarden Jahren kein Eisklumpen, während die Sonne nur sehr schwach schien?

Sie hatte damals lediglich 70 bis 80 Prozent ihrer heutigen Intensität. Trotzdem gab es schon im sogenannten Archaikum Ozeane und kaum Gletschereis.

Ein Forschungsteam hat jetzt einen neuen Ansatz für die Lösung des Rätsels veröffentlicht: Auf der Erde dürfte es damals gigantische Mengen Kohlendioxid, vor allem aus vulkanischen Ausgasungen, gegeben haben – bis es nach dem Beginn der Plattentektonik in Kontinenten gebunden wurde, also in Form von Gestein, Kohle, Öl und Gas.

Die CO₂-Masse soll den Modellen der Forscher nach den Druck von einem bar gehabt haben. Das ist so viel, als bestünde heute die gesamte Atmosphäre daraus. Mittlerweile ist CO₂ nur noch ein Spurengas, wenn auch weiterhin mit bekanntermaßen großer Wirkung.

Welches Treibhausgas ist Schuld?

Fachkreise diskutieren seit einem halben Jahrhundert über das sogenannte Paradox der jungen schwachen Sonne. Die Treibhauswirkung an sich ist dabei nicht neu. Weil sie aber so stark gewesen sein muss, stand eher das noch wirksamere Treibhausgas Methan im Verdacht. Das passte aber nicht zu anderen geologischen Erkenntnissen zur damaligen Erde.

Untersuchungen von sehr altem Gestein darauf nämlich darauf hin, dass auch der Ozean damals 70 Grad warm war – extrem unwahrscheinlich bei der schwachen Sonne. Weil man derartiges gewissermaßen von den Steinen ablesen kann, ist die Rede von Geothermometern.

Geht man von dem hohen CO₂-Gehalt in der Atmosphäre aus, verändern sich die Annahmen zur Zusammensetzung des Meerwassers. Damit würde man auch die Spuren auf dem Gestein anders interpretieren. Sie würden dann eher auf eine Ozeantemperatur von 40 Grad hindeuten. Schon realistischer.

„Hohe CO₂-Gehalte würden somit gleichzeitig zwei Phänomene erklären“, sagt Leitautor Daniel Herwartz von der Uni Köln. „Zum einen das warme Klima auf der Erde und zum anderen, warum die oft herangezogenen Geothermometer scheinbar heißes Meerwasser anzeigen.“