„Seltsame“, lange verlorene Felsen könnten erklären, wie eine höllische Erde bewohnbar wurde

Die frühe Erde wird aus gutem Grund oft als „hadäisch“ bezeichnet. Entstanden aus der Asche einer Kollision gab uns unseren Mond Das Urzeitalter war geprägt von höllischer Hitze, die unter einer dicken Decke aus Kohlendioxid und Wasserdampf eingeschlossen war.

Seltsamerweise hätten diese Bedingungen schon viel länger unwirtlich sein sollen, als sie waren. Vor rund vier Milliarden Jahren – nach nur etwa ein paar hundert Millionen Jahren der Abkühlung – schien unser Planet bereits bemerkenswert bewohnbar zu sein.

Jede Erklärung für die dramatische Transformation der Erde müsste den schnellen Verlust ihrer Treibhausgase berücksichtigen, der es dem Planeten ermöglicht, sich abzukühlen und sein Wasserdampf zu Ozeanen zu kondensieren.

Das einzige Problem besteht darin, dass dieser Zeitraum in der Geschichte unseres Planeten nur wenige Spuren seiner Geologie hinterlassen hat. Krusten aus kristallisierten Mineralien, die auf Magma-Ozeanen herumschwirren, wären längst im Abgrund versunken und hätten Hinweise auf die Oberflächenbeschaffenheit des Planeten mitgenommen.

Daher müssen sich alle Hypothesen, die wir zur Lösung des Rätsels um das fehlende Gas entwickeln, überwiegend auf Indizienbeweisen stützen.

Zwei Forscher der Yale University haben kürzlich die Zahlen anhand eines eher spekulativen Szenarios ermittelt, bei dem es um „seltsame“ Gesteine ​​geht, die es auf der Erdoberfläche nicht mehr gibt und die das ganze CO aufsaugen ₂ . Und die Idee scheint aufzugehen.

„Irgendwie musste eine riesige Menge atmosphärischen Kohlenstoffs entfernt werden“, sagt Der Planetenforscher Yoshinori Miyazaki, der jetzt am California Institute of Technology arbeitet.

„Da von der frühen Erde keine Gesteinsaufzeichnungen erhalten sind, machten wir uns daran, ein theoretisches Modell für die sehr frühe Erde von Grund auf zu erstellen.“

Was wir über das Hadean-Äon auf der Erde wissen, stammt größtenteils aus astrophysikalischen und geochemischen Modellen der Planetenentstehung.

Unser Erde-Mond-System war höchstwahrscheinlich das Produkt eines Kollision zwischen zwei Protoplaneten , einer ungefähr so ​​groß wie der Mars und der andere ungefähr so ​​groß wie die heutige Erde.

Was sich aus diesem Durcheinander aus flüchtigen Stoffen und Gestein absetzte, wäre ein geschmolzener Klumpen aus wirbelnden Mineralien und Gas gewesen, der durch einen ständigen Schuttregen aus dem Weltraum warm gehalten wurde.

Von diesen Ursprüngen aus können wir uns eine lange Zeit der Hitze und des Chaos vorstellen, die durch eine Treibhausatmosphäre aus Kohlendioxid und Wasser aufrechterhalten wird. Man muss nur auf unseren Nächsten schauen, Venus , um ein Gefühl dafür zu bekommen wie das aussehen könnte .

Unter den wenigen mineralischen Beweisen, die wir vom Hadean haben, gibt es Anzeichen dafür, dass dort nach nur wenigen hundert Millionen Jahren der Abkühlung bereits Ozeane existierten.

Bis zum Ende des Äons vor etwa 4 Milliarden Jahren scheint der Kohlenstoffkreislauf die Temperaturen so weit stabilisiert zu haben, dass Leben einigermaßen problemlos existieren konnte.

Eine Möglichkeit besteht darin, dass sich der Kohlenstoff in der Atmosphäre in den Ozeanen gelöst hat und sich in feste Karbonate verwandelt hat, die gesunken sind und sich in den Strömungen des Erdmantels festgesetzt haben könnten.

Das ist eine nette Idee, aber wenn man auch nur halb darüber nachdenkt, lohnt es sich zu wissen, ob die Zahlen stimmen.

Also stellten Miyazaki und sein Kollege Jun Korenaga Modelle zur Strömungsmechanik, Wärmebewegung und Atmosphärenphysik zusammen, um zu sehen, ob sie die Hypothese umsetzen könnten.

Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass dies der Fall sein könnte … wenn eine bestimmte Art von Gestein auf der Oberfläche unseres Planeten freigelegt würde.

„Diese Gesteine ​​waren mit einem Mineral namens Pyroxen angereichert und hatten wahrscheinlich eine dunkelgrüne Farbe.“ sagt Miyazaki.

„Noch wichtiger ist, dass sie extrem reich an Magnesium waren, in einer Konzentration, die in heutigen Gesteinen selten beobachtet wird.“

Eine schnell aufgewühlte Kruste aus nassem, geschmolzenem Gestein voller Pyroxen könnte für einen schnellen Verlust des gesamten Kohlendioxids in einem Stabilisierungsprozess verantwortlich sein, der Millionen statt Milliarden Jahre dauern würde.

Und dann, nach einer Abkühlung, die zu einer regenerierenden Kruste führte, die aus einer Handvoll sich langsam bewegender Platten bestand, blieb das gesamte Magnesium-reiche Gestein weit unter unseren Füßen zurück.

Als sich die Kruste schnell umdrehte, dehydrierten die wassergefüllten Mineralien schnell und füllten die Ozeane bis zu dem Niveau, das wir heute sehen.

Das Szenario ist faszinierend, nicht zuletzt, weil ein solches Phänomen auf andere Weise dazu beigetragen hätte, das Leben anzukurbeln.

„Als zusätzlicher Bonus reagierten diese ‚seltsamen‘ Gesteine ​​auf der frühen Erde leicht mit Meerwasser und erzeugten einen großen Wasserstofffluss, von dem allgemein angenommen wird, dass er für die Entstehung von Biomolekülen unerlässlich ist.“ sagt Korenaga.

Es ist die Art von Wissenschaft, die nur nach stichhaltigen Beweisen schreit, die sowohl tief in der Zeit als auch tief unter der Oberfläche verborgen liegen.

Zweifellos wird die „höllische“ Zeit der Erde ihre Geheimnisse noch etwas länger bewahren. Aber nach und nach verstehen wir, warum unser Planet zu dem Paradies wurde, das wir heute sehen.

Diese Forschung wurde veröffentlicht in Natur .