Organischer Dunst wärmte junge Erde

Dunstschleier aus fraktalen Partikeln könnte das Paradoxon der schwachen Sonne lösen - und zugleich das entstehende Leben vor der ultravioletten Strahlung geschützt haben

Saturnmond Titan
Saturnmond Titan

Boulder (USA) - Als die ersten Lebensformen auf der Erde entstanden, strahlte die Sonne etwa 30 Prozent schwächer als heute. Trotzdem gab es auf der jungen Erde flüssiges Wasser. Zwei amerikanische Forscher präsentieren jetzt im Fachblatt "Science" eine neue Lösung für dieses "Paradoxon der schwachen Sonne". Demnach war die junge Erde in einen Dunstschleier aus organischen Partikeln gehüllt, deren fraktale Struktur eine Abkühlung der Erde verhinderte.

"Die fraktale Struktur der Aerosole hat einen starken Einfluss auf die Strahlungseigenschaften des Dunstschleiers", schreiben Eric Wolf und Brian Toon von der University of Colorado in Boulder. Dadurch könnte der Dunstschleier den unteren Bereich der Atmosphäre und den Erdboden vor der zerstörerischen Wirkung der ultravioletten Strahlung geschützt haben, ohne zugleich - wie bislang vermutet - einen starken Anti-Treibhauseffekt zu verursachen.

In dem Modell der Forscher sorgen Spuren von Ammoniak in der Atmosphäre für einen starken Treibhauseffekt. Die organischen Partikel in der Luft schützen das Ammoniak vor der ultravioletten Strahlung, die es sonst rasch zersetzen würde. Frühere Modellierungen waren von sphärischen Partikeln ausgegangen, die jedoch zu viel sichtbares Licht absorbieren und so für eine Abkühlung der Erde sorgen würden. Simulationen im Labor zeigen jedoch, dass die Teilchen sich zu komplexen Strukturen mit einer so genannten fraktalen Geometrie zusammenfügen, die dann im optischen Bereich nahezu durchsichtig sind. So verhindert der Dunstschleier den Abbau des Ammoniaks ohne zugleich den Treibhauseffekt des Ammoniaks zu konterkarieren.

Wolf und Toon schätzen, dass in der Atmosphäre der jungen Erde jährlich 100 Millionen Tonnen an organischen Dunstpartikeln produziert wurden. "Aus der Atmosphäre ist also organisches Material in großen Mengen in die Ozeane herab geregnet", so Toon, "himmlisches Manna, dass den ersten Lebensformen bei ihrem Kampf ums Überleben helfen konnte."