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Umstrittener Sturz in die Vereisung

erstellt von holgerkroker zuletzt verändert: 30.08.2007 17:24

Dreimal soll sich die Erde komplett in einen Schneeball verwandelt haben: vor 2,3 Milliarden Jahren, vor 730 und dann noch einmal vor 650 Millionen Jahren. Hunderte von Metern hoch soll sich damals das Eis an den Polen getürmt haben, selbst der Äquator war eisbedeckt - eine solche Idee fasziniert Wissenschaft wie Öffentlichkeit. Doch unumstritten ist sie nicht. Auf einem Workshop der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich am Lago Maggiore wurde jetzt der jüngste Stand der Diskussion um den Schneeball Erde erörtert.

Der Schneeball Erde hat ein paar "Hollywood-Zutaten": Zweitausend Meter dick an den Polen, selbst in den Tropen sind die Ozeane erstarrt. Nur die Hitze aus dem Erdinneren verhindert, dass die Meere bis zum Grund gefrieren. Unter Ebbe und Flut stöhnt das Eis mit lautem Knirschen. Große Spalten ziehen sich durch den Panzer. Die Schollen bewegen sich knarrend an ihnen. An den Stränden türmt sich das Eis in großen, scharfkantigen Blöcken. Landeinwärts mischen sich ebenso scharfkantige Steine darunter, bis sich schließlich der von Trümmern bedeckte Fels bis zum Horizont erstreckt. Nichts rührt sich. Der Himmel ist immer stahlblau, es gibt keinen Regen, keinen Schnee, das Leben scheint verschwunden.

Die Idee stammt aus den 60er Jahren und wurde von Cambridge-Professor Brian Harland entwickelt. Damals klang das Ganze zu absurd - und es wurde vergessen. Bis in die 90er Jahre, als die nächste Forschergeneration sie wieder aufgriff. Der Grund sind ungewöhnliche Spuren in den Sedimenten, die immer zusammen mit Gletschern entstehen: Moränen etwa, chaotische Mischung aus Ton, Sand und Kiesen mit großen Findlingen darin, die entstehen, wenn Eis sich bewegt.

Doch wer trug daran die Schuld? Falls es diese Schneeball-Ereignisse gegeben hat, ist die Ursache der beiden jüngeren ein Geheimnis. "Für das älteste vor 2,3 Milliarden Jahren, das sage und schreibe 100 Millionen Jahre gedauert hat, glauben wir, dass das Leben selbst die Eiszeit ausgelöst hat", erklärt Joe Kirschvink, Geologieprofessor am California Institute of Technology und einer der Väter der Idee. Speziell die Cyanobakterien produzierten damals reichlich freien Sauerstoff, den sie in die Erdatmosphäre freisetzten. Ein neuer Mitspieler war da. Zuvor hatten jedoch andere Mikroben mehr als eine Milliarde Jahre lang dafür gesorgt, dass sich die Luft mit dem Treibhausgas Methan gefüllt hatte. Methan und Sauerstoff vertragen sich nicht - und so "verbrannte" das Methan zu Kohlendioxid. Kohlendioxid ist aber ein schwächeres Treibhausgas als Methan.

Doch die Erde braucht den Treibhauseffekt, um nicht einzufrieren. Ohne den natürlichen Heizeffekt von Kohlendioxid, Methan oder Wasserdampf läge die Durchschnittstemperatur heute bei -18 Grad, und damals strahlte die Sonne noch schwächer als heute. "Der Kohlendioxidgehalt allein reicht nicht aus, um die Temperaturen über dem Gefrierpunkt zu halten - und die Erde kippte in eine Eiszeit", so Kirschvink. Dennoch ist CO2 offenbar der Schlüssel zum Ende der Eiszeit. Die Vulkane pumpten solche Mengen von Kohlendioxid in die Luft, dass schließlich ein galoppierender Treibhauseffekt die Erde wieder vom Eis befreite.

Ob es diesen Schneeball gegeben hat, darüber wird diskutiert. Eiszeiten gab es damals, das ist sicher, aber ob sie den ganzen Globus erfasst haben, ist eine andere Frage. Unter anderem werfen die Paläontologen für die beiden jüngeren Vereisungen Fragen auf. Wie hätte das damals komplexer werdende Leben diese viele Millionen Jahre andauernden Komplettvereisungen der Erde überstehen können? Anders als heute unter den großen Eisflächen der Antarktis gibt es auf einem Schneeball Erde keine Gebiete mehr, aus denen Meeresströmungen organisches Material zur Versorgung der damals noch kleinen Lebewesen herbeischleppen können.

Aber direkt nach der jüngsten Vereisung traten erstmals große Fossilien auf, die der rätselhaften Ediacara-Fauna: Es sind mehrere Meter lange, farnartige Lebewesen, die fest auf dem Meeresboden verankert in der Strömung wogten. "Der Schneeball Erde kann also nicht alle Lebewesen getötet haben, denn solche Organismen entstehen nicht innerhalb kürzester Zeit aus dem Nichts", meint Professor Martin Kennedy von der Universität von Kalifornien in Riverside. Eine Welt komplett von Eis begraben, in der selbst die Photosynthese abgeschnitten ist, könnte nicht genügend Nährstoffe für den Erhalt von so komplexer Systeme produzieren. Vielleicht waren die jüngeren "Schneebälle" einfach "matschiger" als der erste?

Vielleicht hat der jüngste Schneeball dann dabei geholfen, die Erde mit Tieren zu füllen. Die globale Vereisung kann die biogeochemischen Zyklen so verändern, dass die Evolution sozusagen angetrieben wird. Unter dem Eis entsteht ein für Algen und Cyanobakterien extrem nährstoffreiches Wasser, so dass sie nach dem Abschmelzen regelrecht explodieren. Zum anderen könnten damals erstmals sehr primitive Pilze, Flechten und einzellige Pflanzen die Kontinente erobert haben. Die Idee basiert darauf, dass Steine durch biologische Aktivität anders verwittern - und damals entstehen plötzlich Böden, nicht mehr nur bloße Mineraltrümmer wie Sand.

Kurz vor dem Auftreten der ersten Edicara-Fossilien scheint die Bodenbildung angesprungen zu sein. Dabei wird über mehrere Stufen der durch die Photosynthese gebundene Kohlenstoff an Tonminerale gebunden, während der Sauerstoff in der Luft zurückbleibt. Und diese großen, farnartigen Lebewesen brauchen vor allem für ihren Stoffwechsel viel freien Sauerstoff in der Luft, sonst können sie nicht existieren.