Die Atmosphäre der frühen Erde hat vermutlich sehr viel mehr Stickstoff enthalten als die heutige. Dies sorgte für warme Temperaturen trotz schwächerer Strahlung der noch jungen Sonne. Das zeigt eine neue Studie in „Nature Geoscience“. Diese Erkenntnis erklärt, warum der Planet trotz geringer Sonnenwärme vor 2,5 Milliarden Jahren nicht in einer Eiszeit versank.
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Nach dem Standardmodell der Sternenentwicklung entwickelt sich die Leuchtkraft und Strahlung junger Sterne allmählich und wird im Laufe ihres Lebenszyklus stärker. Auch unsere Sonne hatte in der Frühzeit des Sonnensystems, vor rund vier Milliarden bis vor etwa zwei Milliarden Jahren, noch nicht ihre volle Kraft, ihre Strahlungsleistung lag zunächst nur bei rund 70 Prozent der heutigen. Trotzdem zeugen Ablagerungen aus dieser Epoche deutlich, dass auf der jungen Erde keineswegs eiszeitliche Verhältnisse herrschten, sondern es flüssiges Wasser gab.
Suche nach „Warmmachern“
Auf dieses „schwache junge Sonne“-Paradox wies unter anderem der Astronomen Carl Sagan schon in den 1970er hin. Bis heute allerdings werden mehrere Theorien diskutiert, warum die Temperaturen auf der Erde trotz fehlender Einstrahlung mild waren. Colin Goldblatt vom Ames Research Center der NASA in Kalifornien und Tim Lenton von der Universität von East Anglia in England haben gemeinsam mit Kollegen nun neue Daten geliefert, die das Paradox auflösen könnten.
Stickstoff als „Verstärker“
Mit Hilfe von numerischen Modellen belegen sie, dass ein höherer Stickstoffgehalt der damaligen Atmosphäre eine Schlüsselrolle gespielt haben könnte. Obwohl Stickstoff selbst kein Treibhausgas ist und damit auch keine direkte Wärmewirkung entfaltet, kann es als „Verstärker“ fungieren: Das Modell der Forscher zeigt, dass höhere Stickstoff-Konzentrationen die Treibhauswirkung von Gasen wie Kohlendioxid verstärken können.
Erdkruste als Stickstoffspeicher
Nach den Berechnungen der Forscher könnte eine Verdopplung der heutigen Stickstoffkonzentrationen bereits eine Erwärmung von 4,4°C auslösen. Nach Ansicht von Goldblatt und Lenton muss der Stickstoffgehalt in der frühen Atmosphäre ungefähr bei diesen Werten gelegen haben. Im Laufe der Zeit dann entfernten chemische Reaktionen und biologische Aktivität vor allem im Ozean einen Teil des Stickstoffs aus der Luft und brachte ihn auf die heutigen Werte. Der überschüssige Stickstoff sei aber heute noch in Erdkruste und –mantel gespeichert.
(Nature, 17.11.2009 – NPO)
