Versteinerte Regentropfen lassen auf Ur-Klima schließen

Seattle (USA) – Die Sonne wärmt die Erde heutzutage 20 Prozent mehr als vor zwei bis drei Milliarden Jahren. Unter den damaligen Umständen hätte unser Planet eigentlich zugefroren sein müssen. Geologische Funde belegen aber, dass es trotzdem Flüsse, Seen und Meere mit flüssigem Wasser auf der Erde gab. Eine Erklärung, warum das so gewesen sein könnte, haben jetzt US-Forscher gefunden. Sie nutzten dazu versteinerte Abdrücke von Regentropfen. Aus weiterführenden Experimenten schlossen die Wissenschaftler, dass unsere Atmosphäre damals wahrscheinlich eine höhere Konzentration an Treibhausgasen besaß, heißt es im Fachmagazin „Nature“.

Erdmännchen sitzt auf einem Stein, dessen Oberfläche mit kleinen, flachen Mulden übersät ist. Diese Mulden sind die Abdrücke fossiler Regentropfen.
Abdrücke fossiler Regentropfen

„Die damalige und heutige Erde sind wie zwei völlig unterschiedliche Planeten“, folgert Sanjoy Som von der University of Washington aus den Ergebnissen. Er und seine Kollegen hatten zunächst Abdrücke von Regentropfen in 2,7 Milliarden Jahre alter, versteinerter Vulkanasche aus Südafrika mit Latex ausgegossen. Die Größe der kugeligen Abdrücke maßen sie anschließend mit Präzisions-Lasern. Dann ließen sie aus 30 Metern Tropfen auf heutige Vulkanasche mit ähnlicher Zusammensetzung wie die der Versteinerungen fallen. Von den Abdrücken fertigten sie ebenfalls Abgüsse und verglichen sie mit den uralten Vorlagen.

Dabei gingen die Wissenschaftler davon aus, dass die Größe der Abdrücke von der Geschwindigkeit der Regentropfen, der Dichte der Atmosphäre und der Aschezusammensetzung abhängt. Bereits vorher hatten sie festgestellt, dass die Tropfen eine bestimmte Größe nicht übersteigen können, da sie sonst auseinanderbrechen. Wäre die Ur-Atmosphäre dichter als die heutige gewesen, hätte das den Fall der Tropfen gebremst und die Abdrücke wären kleiner gewesen. Die Experimente schlossen aber eine dichtere Atmosphäre, insbesondere eine höhere Konzentration von Stickstoff, aus. Dagegen machten sie die zweite mögliche Erklärung von Som und seinen Kollegen wahrscheinlicher: Dass sich damals wesentlich höhere Konzentrationen an hoch effektiven Treibhausgasen wie Methan, Ethan und Carbonylsulfid in der Atmosphäre befanden. Unter Umständen kamen zusätzliche Faktoren wie kleinere oder nicht vorhandene Eiskappen hinzu, wodurch weniger Sonnenlicht reflektiert wurde.

Schon seit längerer Zeit hatten Forscher darüber spekuliert, warum die Erde damals nicht einem Eisplaneten glich. Für dieses sogenannte schwache-junge-Sonnen-Paradox gibt es mehrere mögliche Erklärungen - insbesondere auch die einer dichteren Atmosphäre oder einer erhöhten Konzentration an Treibhausgasen. Bisher fehlte es allerdings an experimentellen Belegen. Um Beweise zu erbringen, erinnerten sich Som an alte Versuche, die schon 1851 der Geologie-Pionier Charles Lyell erdacht hatte. Die aktuellen Ergebnisse könnten auch Hinweise für die Suche nach anderem Leben im All geben: Denn schon vor zwei Milliarden Jahren tummelten sich Mikroben auf einer Erde, die damals völlig andere Bedingungen bot als heutzutage.