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Extreme Eiszeiten

Algen formten den Schneeball Erde

| Redakteur: Dr. Ilka Ottleben

Dass die Erde sich vor rund 700 Millionen Jahren in einen Ball aus Eis und Schnee verwandelte, könnte auch an der Entstehung eukaryotischer Algen gelegen haben. Mit deren Abbauprodukten erhöhte sich die Menge der Kondensationskeime in der Atmosphäre, sodass mehr und dichtere Wolken entstanden und weniger wärmendes Sonnenlicht auf die Erde traf.
Dass die Erde sich vor rund 700 Millionen Jahren in einen Ball aus Eis und Schnee verwandelte, könnte auch an der Entstehung eukaryotischer Algen gelegen haben. Mit deren Abbauprodukten erhöhte sich die Menge der Kondensationskeime in der Atmosphäre, sodass mehr und dichtere Wolken entstanden und weniger wärmendes Sonnenlicht auf die Erde traf. (Bild: © iStock/MihailUlianikov)

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Mehrmals hat sich die Erde in der Vergangenheit in einen Schneeball verwandelt. Die Ozeane gefroren teilweise zu Eis, die Landmassen verschwanden unter Schneedecken, selbst in Äquatornähe herrschte Winter. Jetzt haben Forscher unerwartete Mittäter für zumindest eine der globalen Eiszeiten ausgemacht: Algen. Die Einzeller trugen vermutlich dazu bei, dass sich viel mehr Wolken bildeten, die das Sonnenlicht zurück ins All reflektierten. Dadurch kühlte die Erde ab.

Jena – Vor etwa 700 Millionen Jahren war die Erde kein blauer, sondern ein weißer Planet. Christian Hallmann, der am Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena und am Zentrum für Marine Umweltwissenschaften (MARUM) in Bremen forscht sowie Georg Feulner und Hendrik Kienert vom Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung haben jetzt eine neue Theorie darüber präsentiert, wieso die Erde damals unter Schneemassen und Gletschern begraben lag. Sie klingt vielleicht paradox. Denn ausgerechnet eine wachsende Vielfalt des Lebens könnte mitverantwortlich dafür sein, dass die Bedingungen auf der Erde eher lebensfeindlich wurden. Die Abkühlung wurde zwar vermutlich direkt ausgelöst, weil es zu einer starken Verwitterung kam, als der Superkontinent Rodinia auseinanderbrach, und die Menge an CO2 in der damaligen Atmosphäre deshalb stark abnahm. Doch dieser Mechanismus funktioniert nur, wenn das Klima bereits vorgekühlt war. „Eine starke Diversifizierung von Algen könnte die perfekten Bedingungen für das Entstehen einer sogenannten Schneeball-Erde geschaffen haben“, sagt Christian Hallmann, Leiter einer Forschungsgruppe am Max-Planck-Institut für Biogeochemie und einer der Autoren der aktuellen Studie.

Entstehung eukaryotischer Zellen und Diversifizierung des Lebens

„In der Erdgeschichte gibt es viele Beispiele für die enge Wechselwirkung von Leben und Klima“, sagt Georg Feulner, Wissenschaftler am Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung und Leitautor der Studie. „Die Zunahme bestimmter Algen vor etwa 800 Millionen Jahren hat das Klima deutlich abgekühlt und die nachfolgenden globalen Vereisungen wahrscheinlich erst möglich gemacht. Mit unserer Studie haben wir ein neues Puzzleteil entdeckt, um eine der faszinierendsten Episoden der Klimageschichte besser zu verstehen.“

Kurz bevor die Erde zum Schneeball wurde, haben sich eukaryotische Algen, die erstmals einen Zellkern besaßen und die Vorläufer aller mehrzelligen Lebewesen sind, stark diversifiziert und vermehrt. Diese Algen wirken als Wolkenmacher; Wolken wiederum halten wärmende Sonnenstrahlung von der Erde fern. „Ich habe schon seit Jahren mit dem Gedanken gespielt, dass das erste Aufkommen eukaryotischer Algen einen Klimaeffekt haben könnte“, sagt Hallmann.

Je mehr Algen, desto dichter die Wolken

Wenn Bakterien abgestorbene Algen zersetzen, kann die Atmosphäre mit Schwefelverbindungen angereichert werden, welche von den Algen stammen. Diese Aerosole dienen als Kondensationskeime für Wolken. Je mehr Aerosole sich in der Atmosphäre befinden, an desto mehr Stellen können sich die Wassertropfen festhalten. Es entstehen besonders dichte Wolken, die lange in der Atmosphäre verbleiben bevor sie abregnen. Weil die Sonnenstrahlung an den Wolken reflektiert wird, kühlt die Erde ab.

Dass eine dichtere Wolkendecke tatsächlich eine Mitschuld an der Schneeball-Erde tragen würde, haben Georg Feulner und Hendrik Kienert, Wissenschaftler des Potsdam Institutes für Klimafolgenforschung mit Klimamodellen errechnet. Sie simulierten die Lage der Kontinente vor 720 Millionen Jahren und veränderten sowohl die Konzentration von Kohlendioxid als auch die Wolkendecke. Es zeigte sich, dass erst eine Kombination aus sehr wenig Kohlendioxid und vielen Wolken, also vielen Aerosolen, die Erde in den Schneeballstatus kippen lassen kann.

„Dies bedeutet auch, dass es vor diesem massiven Aufkommen mariner Algen sehr schwierig gewesen sein könnte, eine Schneeball-Situation entstehen zu lassen“, erklärt Hallmann. „Unsere Studie liefert somit auch eine Erklärung, warum es in den Millionen Jahren davor gar keine Anzeichen für so einen drastischen Klimaumschwung gab“.

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