Drei neuere Studien verbessern unser Verständnis der Umweltbedingungen auf der frühen Erde – wichtig nicht nur für die Rekonstruktion der Geschichte unseres eigenen Planeten, sondern für die Beurteilung der Bewohnbarkeit planetarer Körper im Allgemeinen.
Die erste dieser Studien wurde von John Tarduno von der University of Rochester geleitet und in Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlicht. Die Autoren legen Beweise für ein starkes Magnetfeld um die Erde vor etwa 4,1 Milliarden bis 4 Milliarden Jahren vor. Ihre Schlussfolgerung stützt sich auf Magnetiteinschlüsse in bestimmten Mineralien (Zirkon) und scheint daher sehr zuverlässig zu sein. Ein starkes Magnetfeld wäre für die Entstehung von Leben auf der Erde von entscheidender Bedeutung gewesen, denn es hätte die Oberfläche vor dem Sonnenwind geschützt. Es ist bekannt, dass Sterne wie unsere Sonne große Mengen schädlicher Strahlung aussenden, wenn sie noch jung sind, und ohne ein Magnetfeld ist es zweifelhaft, ob das Leben auf der Erdoberfläche in der Lage gewesen wäre, das Sperrfeuer zu überleben.
Wie war die Erdatmosphäre zu dieser Zeit beschaffen? Ausgehend von Modellierungsarbeiten, über die Owen Lehmer von der University of Washington und Kollegen in Science Advances berichten, scheint sie zu mindestens 70 Prozent aus Kohlendioxid bestanden zu haben. Aus früheren Forschungen wussten wir bereits, dass die frühe Erdatmosphäre sehr sauerstoffarm war. Lehmer et al. behaupten, dass ein Kohlendioxidgehalt von 70 Prozent oder mehr die beobachtete Oxidation von Eisen erklären könnte, die in 2,7 Milliarden Jahre alten Mikrometeoriten gefunden wurde. Es ist wahrscheinlich, dass diese hohen Konzentrationen bis zum Beginn des Archaischen Zeitalters vor etwa 4 Milliarden Jahren zurückreichten, was bedeutet, dass das Leben in dieser Art von Atmosphäre entstanden sein könnte.
Ein weiterer wichtiger Umweltfaktor, der die frühe Erde beeinflusste, war die Bombardierung durch Meteoriten – nicht nur durch Mikrometeoriten, sondern auch durch größere Einschläge, die beide häufiger waren als heute. Leider haben wir keine vollständigen Aufzeichnungen darüber, denn Gesteine, die älter als etwa vier Milliarden Jahre sind, sind sehr selten, da sie durch geologische Aktivitäten ausgelöscht wurden. Wir können nur Schätzungen vornehmen, die auf der Kraterrate auf dem Mond basieren – dort, wo wir noch alte Krater sehen können – und diese Rate auf die Erde extrapolieren.
Trotz dieser Einschränkungen hat ein Team unter der Leitung von Timmons Erickson von der Astromaterials Research and Exploration Science Division am NASA Johnson Space Center kürzlich in Nature Communications den ältesten Meteoritenkrater gemeldet, der bisher auf der Erde gefunden wurde. Er wurde aus Mineralien identifiziert, die bei einem Einschlag im heutigen Westaustralien vor etwa 2,2 Milliarden Jahren verändert und erschüttert wurden.
Dieser Einschlag könnte enorme Auswirkungen auf das Klima der Erde gehabt haben, denn er ereignete sich, als die Erde gerade eine Eiszeit hinter sich hatte. Kurz davor war unser Planet vollständig oder fast vollständig mit Eis bedeckt – ein Szenario, das gewöhnlich als Schneeball-Erde bezeichnet wird. Der Einschlag war so stark, dass er das Eis direkt in Wasserdampf verwandelte, ein starkes Treibhausgas, das den Planeten ausreichend erwärmte, um die Eiszeit zu beenden. Die Biosphäre der Erde, die zu diesem Zeitpunkt nur aus Mikroorganismen bestand, hätte sich vermehren und diversifizieren können.
Ob der australische Meteorit wirklich die Ursache für die Erwärmung war oder ob der Zeitpunkt des Einschlags nur zufällig war, wissen wir nicht. Aber die Forschung zeigt uns, welche Macht außerirdische Ereignisse haben, um unser Klima zu verändern. Und sie gibt uns – zusammen mit anderen neueren Studien – Aufschluss darüber, wie die Bedingungen auf der frühen Erde wirklich waren.