Die Erde hat einen ganzen Atlantik verloren

Die Meere enthielten früher bedeutend mehr Wasser, wie Forscher zeigen konnten. Die neuen Erkenntnisse tragen auch zur Lösung des Paradoxons der schwachen jungen Sonne bei.

In der Urzeit gab es weniger Landmasse und weniger Wolken: Blick über den Atlantik, vorne links ein kleiner Teil Südamerikas, oben rechts Teile Afrikas und Europas.

In der Urzeit gab es weniger Landmasse und weniger Wolken: Blick über den Atlantik, vorne links ein kleiner Teil Südamerikas, oben rechts Teile Afrikas und Europas. Bild: AFP

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Auf dem Blauen Planeten ist Wasser scheinbar im Überfluss vorhanden. Obwohl die Ozeane rund 70 Prozent der Erdoberfläche bedecken, macht Wasser aber nur etwa ein halbes Tausendstel der Masse der Erde aus. Für das Leben ist das Element H2O unabdingbar. Und die Meere spielen eine zentrale Rolle für das Klima auf unserem Planeten. Seit der Frühzeit der Erde, also seit rund 4,5 Milliarden Jahren, ist das Klima erstaunlich konstant geblieben – obwohl sich einzelne Faktoren relativ stark veränderten.

Forscher der Universität Kopenhagen und der Stanford University in Kalifornien haben nun herausgefunden, dass die Erde über die Jahrmillionen bis zu einem Viertel ihres Wassers verloren hat, so viel wie der Atlantik enthält. Wäre dem nicht so, läge der Meeresspiegel heute rund 800 Meter höher, schreibt «Spiegel online».

Das Team um Emily Pope hat 3,8 Milliarden Jahre altes Gestein aus Westgrönland untersucht, das früher den Meeresgrund eines Ozeans bildete. Besonderes Augenmerk lag auf Deuterium, einer schweren Variante von Wasserstoff, die sich auch im Meerwasser findet. Während der leichte Wasserstoff relativ flüchtig ist, bleibt das schwere Deuterium eher zurück. Im Verlaufe der Zeit nahm die Konzentration von Deuterium im Meerwasser laufend zu, wie die Forscher herausfanden. So konnten sie berechnen, dass die Meere vor 3,8 Milliarden Jahren ein Viertel mehr Wasser enthalten haben mussten.

Wohin entschwand das H2O?

Laut den Forschern, die Ihre Ergebnisse in «Proceedings of the National Academy of Sciences» (PNAS) veröffentlichten, verdunstete ein Teil des Wassers ins All. Das geschieht so: Bakterien spalten Wasser in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff auf. Als Teil anderer Gase sei der Wasserstoff bis in die Stratosphäre aufgestiegen, wo er durch Sonnenstrahlen wieder abgespalten wurde. Der leichte Wasserstoff sei so teilweise in den Weltraum entschwunden. In der heutigen Atmosphäre ist diese Verlustquelle immer noch aktiv, aber weniger stark. Weil es heute mehr Sauerstoff gibt, können sich auch mehr Wasserstoffteilchen daran binden und wieder als Wasser zurück auf die Erdoberfläche fallen.

Ein anderer Teil des Wassers sei bei der Bildung neuer Erdkruste verloren gegangen. Wiederum spielt der leichte Wasserstoff die Hauptrolle, der sich unter hohem Druck im Meeresgrund oft mit Mineralen verbindet – und gebunden bleibt. Auch diese Verlustquelle sei heute kleiner: Durch Wind und Regen würden die Kontinente stärker ausgewaschen. Der Wasserstoff kann sich teilweise wieder mit Sauerstoff verbinden und zu Wasser werden. Trotzdem verliert die Erde auch heute noch Wasser. Das mache pro Jahr einen Bruchteil eines Millimeters des Meeresspiegels aus, rechnet «Spiegel online» vor.

Paradoxon der schwachen jungen Sonne

Die neuen Erkenntnisse zur Wassermenge bestätigen auch die ebenfalls von Forschern der Universität Kopenhagen vorgebrachte Lösung des sogenannten Junge-Sonne-Paradoxons. Es besteht darin, dass die Sonne in der Urzeit rund 30 Prozent schwächer strahlte als heute. Eigentlich müsste die Temperatur auf der Erde dann so tief sein, dass Wasser nur als Eis vorkommen kann. Dem war aber nicht so. Um das scheinbare Paradoxon zu lösen, hatte man zunächst angenommen, dass eine hohe CO2-Konzentration in der frühen Atmosphäre für einen Treibhauseffekt sorgte, der die Temperatur in die Höhe trieb.

Wiederum anhand 3,8 Milliarden Jahre alten Grönlandgesteins konnten die Dänen 2010 die CO2-These widerlegen. Und sie hatten eine neue Erklärung für das flüssige Wasser trotz schwächerer Sonne. Die Erde habe damals mehr Sonnenenergie absorbieren können, weil es weniger Landmasse und weniger Wolken gab. Beide reflektieren mehr Strahlung als Meeresoberfläche. Mit Computermodellen konnten sie zeigen, dass unter diesen Bedingungen auch eine schwächere Sonne ausreichte, um das Wasser nicht gefrieren zu lassen. Die jüngsten Ergebnisse bestätigen nun, dass die Meeresoberfläche damals auch tatsächlich bedeutend grösser war, wie die Universität Kopenhagen schreibt. (rub)

(Erstellt: 09.03.2012, 14:47 Uhr)

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