https://www.grenzwissenschaft-aktuell.de


Sonntag, 6. Juni 2010

Studie: Erdatmosphäre glich einst jener von Saturnmond Titan

Blick auf den von einer dichten Atmosphäre eingehüllten Saturnmond Titan | Copyright: NASA/JPL/Space Science Institute

Boulder/ USA - Eich dichter organischer Dunst, ähnlich, wie er heute den Saturnmond Titan umgibt (s. Abb.), schützte vor Milliarden von Jahren auch das frühe Leben auf der Erde vor der ultravioletten Strahlung der Sonne und ermöglichte zugleich einen den Planeten erwärmenden Treibhauseffekt. Das vermuten zumindest amerikanische Wissenschaftler anhand neuer Modellberechnungen der frühen Erdatmosphäre.

In ihrer im Fachjournal "Science" erschienenen Studie erläutern die Forscher um Professor Brian Toon und Eric Wolf von der "University of Colorado", dass diese Dunstschicht hauptsächlich aus Methan und Stickstoff bestand, also Nebenprodukten chemischer Reaktionen mit Sonnenlicht. Diese Schicht hätte die noch junge Erde nicht nur vor dem ultravioletten Strahlen der Sonne geschützt, sie hätte auch die Entstehung von Gasen wie etwa Ammoniak ermöglicht, durch die dann ein Treibhauseffekt entstanden sein könnte, der die Erde einst davor bewahrte, gänzlich zuzufrieren.

Die Wissenschaftler bestimmten, dass der Dunst aus Kohlenwasserstoff-Aerosolen aus flockigen mikroskopischen Partikeln in Form etwa von Baumwollsamen bestand, die zwar das ultraviolette Sonnenlicht abschirmten, das Sichtbare Licht jedoch bis zur Erdoberfläche durchließen.

www.grenzwissenschaft-aktuell.de
+ + + HIER können sie unseren täglichen Newsletter bestellen + + +

Vor dieser Studie bestand die gängige Wissenschaftsmeinung darin, dass die Erdatmosphäre vor rund drei Milliarden hauptsächlich aus Stickstoff und geringen Anteilen an Kohlendioxid, Methan, Wasserstoff und Wasserdampf bestand. "Neuere Klimamodelle haben jedoch gezeigt, dass die frühe Erde durch atmosphärisches Kohlendioxid alleine nicht genügend aufgewärmt worden sein kann, da es nur in geringem Maße zu einem hierzu ausreichenden Treibhauseffekt beigetragen hätte. Hierzu müssen also auch andere Treibhausgase beigetragen haben", erläutert Wolf. "Wir glauben, dass die logischste Erklärung hierfür Methan ist, welches als Stoffwechselprodukt frühen Lebens in die Atmosphäre gepumpt wurde."

Es wird angenommen, dass die Abstrahlung der Sonne während des Archaikums vor 3,8 bis 2,5 Milliarden Jahren rund 20-30 Prozent schwächer war als heute. Allerdings belegen frühere Berechnungen über das Erdklima zu diesen Zeiten, dass die Oberflächentemperaturen auf der Erde vergleichbar mit den heutigen oder sogar wärmer waren.

Für ihre Berechnungen verwendeten Wolf und Toon ein Klimamodell, das bereits zuvor von "National Center for Atmospheric Research" und anderen Forscher der "University of Colorado" entwickelt wurde, um die Dunstschicht um Titan, dem zweitgrößten Mond unseres Sonnensystems, zu analysieren. Frühere Modelle des vermuteten Dunstschildes der frühen Erde gingen davon aus, das die den Dunst bildeten Aerosolpartikel kugelförmig waren. "Die Kugelform erklärte jedoch nicht die optischen Eigenschaften dieser Schicht", korrigiert Wolf.

Die Laborsimulationen zeigten, dass der Dunst um die frühe Erde aus unregelmäßig geformten Partikeln mit einer größeren geometrischen Form als die Kugel bestanden haben muss - wahrscheinlich vergleichbar mit der Form der Aerosole, in der dichten Atmosphäre von Titan. Laut Wolf handelt es sich dabei wahrscheinlich um fraktale geometrische Strukturen.

Während des Archaikums verfügte die Erde noch nicht über eine Ozonschicht, um das Leben vor der schädlichen UV-Strahlung zu schützen. "Eine derartige Abschirmung durch eine Dunstschicht aus Methan, wie wir sie anhand unserer Untersuchungsergebnisse vorschlagen, hätte nicht nur die Erdoberfläche , sondern auch atmosphärischen Gase, wie etwa das für die Erwärmung des Planeten wichtige Treibhausgas Ammoniak in den unteren Atmosphärenschichten geschützt."

Die Forscher vermuten, dass jährlich rund 100 Millionen Tonnen des organischen Dunsts in die Atmosphäre der frühen Erde gelangt sein könnten. "Sollte dies tatsächlich so gewesen sein, wäre dieses Material buchstäblich auch in die frühen Ozean abgeregnet und hätte hier als ideale Nährstoff für die frühesten Formen des Lebens gedient", so Toon.

In den Berechnungen der Wissenschaftler spielt Methan die herausragende Schlüsselrolle, weswegen die Forscher nun nach dessen Ursprung fahnden. "Wenn es nicht schon von den frühesten Lebensformen erzeugt worden ist, so könnte es auch durch vulkanische Aktivität noch vor deren Entstehung entwichen sein. Diese Theorie bedarf allerdings noch weiterer Ausarbeitung."

Hintergrund
Beobachter vermuten, dass die neuen Studienergebnisse nun erneut das Interesse an den bis heute kontrovers diskutierten Experimenten von Stanley Miller und Harold Urey in den 1950er Jahren entfachen werden. Damals war es den beiden Wissenschaftlern gelungen, in einer aus Methan, Ammoniak, Stickstoff und Wasser bestehenden künstlichen Uratmosphäre durch elektrische Induktion, die beispielsweise Blitze oder UV-Strahlung simulieren sollte, Aminosäuren und damit die Bausteine des Lebens im Labor entstehen zu lassen.

Die Theorie, nach der die frühe Erde von einer Gasschicht aus Methan und Ammoniak umgeben war, entstand dann schon in den 1960er Jahren und wurde seither von vielen Wissenschaftlern immer wieder bezweifelt und verworfen. In den 1970er und -80er Jahren glaubten die meisten Forscher, dass die Uratmosphäre der Erde den Atmosphären von Venus und Mars mit großen Mengen an Kohlendioxid glich. Da Kohlendioxid-Atmosphären jedoch nur schwer organische Moleküle hervorbringen, richtete sich das wissenschaftliche Interesse in der Folgezeit hauptsächlich auf Tiefseeschlote und Asteroiden, um die Entstehung von Leben auf der Erde zu erklären.

1997 schlugen dann der Astronom Carl Sagan und Christopher Chyba einen organischen Aerosolschild innerhalb der frühen Erdatmosphäre vor, der Gase wie Ammoniak vor der zersetzenden UV-Strahlung abgeschirmt und so den die Erde erwärmenden Treibhauseffekt ermöglicht habe. Die beiden Wissenschaftler glaubten damals jedoch, dass dieser Dunst aus kugelförmigen Partikeln bestanden habe und zogen auch nicht Methan als treibende Kraft in diesem System in ihre Überlegungen mit ein.

Auch Wolf und Toon gestehen ein, dass noch weitere Forschung notwendig ist, um die neuen Berechnungen und somit das neue Bild der jungen Erde zu verfeinern. "Wir glauben aber, dass unsere Studie eine ganze Reihe von offenen Fragestellungen beantworten kann, die mit den bisherigen Modellen eines frühen Dunstschildes einhergingen und von diesen Theorien nicht ausreichend erklärt wurden."

Ausgehend von den Berechnungen der Forscher hätte die Erde in ihrer frühen Entwicklung und aus dem Weltraum betrachtet auch ganz anders ausgesehen als heute. "Wahrscheinlich war sie von einem rötlichen Dunst umgeben, durch den man nur schwer auf die Oberfläche hindurchblicken konnte. Die Ozeane hatten wohl eher eine grünliche Farbe, was von gelösten Eisen hervorgerufen worden war. Die Erde war damals ganz sicher nicht jener 'Blaue Planet', den wir heute kennen."

+ + + WEITERE MELDUNGEN ZUM THEMA + + +

Wissenschaftler rätseln: Was verzehrt Wasserstoff und Acetylen auf Saturnmond Titan?
4. Juni 2010
Eiskiesel belegen Sturzfluten auf Saturnmond Titan
17. Mai 2010
Asphaltsee birgt Hinweise auf mögliches Leben auf Saturnmond Titan

12. Mai 2010
Leben auf Saturnmond Titan könnte giftig stinken
12. April 2010
Forscher untersuchen Titan-Cocktail
30. Januar 2010
Sonne glitzert auf neu entdecktem See auf Saturnmond Titan
19. Dezember 2009
Seen auf Saturnmond Titan könnten Lebewesen ernähren
24. November 2009
Saturnmond Titan gleicht der Erde mehr als bislang gedacht
12. August 2009
Solare Röntgenstrahlung könnte auf Titan DNA-Bausteine entstehen lassen
1. Juli 2009
Huygens-Sonde fotografierte erstmals Flüssigkeit auf fremdem Himmelskörper
10. Dezember 2008
Leben auf Saturnmond Titan?
18. August 2008
NASA und ESA bestätigen flüssigen See auf Saturnmond Titan
1. August 2008
Verborgener Wasserozean auf Saturnmond Titan?
21. März 2008


Bücher zum Thema:

- - -



Quellen: grenzwissenschaft-aktuell.de / colorado.edu
Copyright: grenzwissenschaft-aktuell.de
(falls nicht anders angegeben)


Für die Inhalte externer Links übernehmen wir keine Verantwortung oder Haftung.


WEITERE MELDUNGEN finden Sie auf unserer STARTSEITE