Was war die heißeste Erde, die es je gab?

Künstlerische Darstellung von Hadean Earth. Bild über die Hadäische Ära

Künstlerische Darstellung der Hadean-Erde. Bild überDie Hadäische Ära


Von Michon Scott und Rebecca Lindsey, viaNOAA Cimate.gov

Unser Planet erlebte wahrscheinlich seine heißesten Temperaturen in seinen frühesten Tagen, als er noch mit anderen felsigen Trümmern kollidierte (Planetesimale) kreisen um das Sonnensystem. Die Hitze dieser Kollisionen hätte die Erde geschmolzen gehalten, mit Temperaturen an der Spitze der Atmosphäre von über 3.600 Grad Fahrenheit (7.538 C).


Selbst nach diesen ersten sengenden Jahrtausenden war es auf dem Planeten jedoch manchmal viel wärmer als jetzt. Eine der wärmsten Zeiten war während der geologischen Periode, die als Neoproterozoikum bekannt ist, vor 600 bis 800 Millionen Jahren. Ein weiteres „Warmzeitalter“ ist eine Periode, die Geologen das Paläozän-Eozän-Thermalmaximum nennen, das vor etwa 56 Millionen Jahren auftrat.

Cartoon von Emily Greenhalgh über NOAA Climate.gov.

Cartoon von Emily Greenhalgh über NOAA Climate.gov.

Geschichte von heiß

Temperaturaufzeichnungen von Thermometern und Wetterstationen existieren nur für einen winzigen Teil des 4,54 Milliarden Jahre langen Lebens unseres Planeten. Durch das Studium indirekter Hinweise – der chemischen und strukturellen Signaturen von Gesteinen, Fossilien und Kristallen, Meeressedimenten, versteinerten Riffen, Baumringen und Eisbohrkernen – können Wissenschaftler jedoch auf vergangene Temperaturen schließen.




Nichts davon hilft jedoch bei der sehr frühen Erde. Während der Zeit, die als Hadean bekannt war (ja, weil es wie Hades war), wären die Kollisionen der Erde mit anderen großen Planetesimalen in unserem jungen Sonnensystem – einschließlich eines marsgroßen, dessen Aufprall auf die Erde vermutlich den Mond erschaffen hat – geschmolzen und verdampfte das meiste Gestein an der Oberfläche. Da seit so langer Zeit kein Gestein auf der Erde überlebt hat, haben Wissenschaftler die frühen Erdbedingungen auf der Grundlage von Beobachtungen des Mondes und astronomischen Modellen geschätzt. Nach der Kollision, die den Mond hervorbrachte, wurde der Planet auf etwa 2.300 Grad Kelvin (3.680 F) geschätzt.

Wie die Kollision ausgesehen haben könnte, die den Erdmond hervorgebracht hat. Kollisionen zwischen der Erde und felsigen Trümmern im frühen Sonnensystem hätten die Oberfläche geschmolzen und die Oberflächentemperaturen mit Blasen gefüllt. Bild über die NASA.

Wie die Kollision ausgesehen haben könnte, die den Erdmond hervorgebracht hat. Kollisionen zwischen der Erde und felsigen Trümmern im frühen Sonnensystem hätten die Oberfläche geschmolzen und die Oberflächentemperaturen mit Blasen gefüllt. Bild über die NASA.

Selbst nachdem die Kollisionen aufhörten und der Planet zig Millionen Jahre Zeit hatte, sich abzukühlen, betrugen die Oberflächentemperaturen wahrscheinlich mehr als 400 ° Fahrenheit.Zirkonkristalleaus Australien, nur etwa 150 Millionen Jahre jünger als die Erde selbst, deuten darauf hin, dass sich unser Planet möglicherweise schneller abgekühlt hat, als Wissenschaftler bisher dachten. Dennoch hätte die Erde in ihren Kinderschuhen Temperaturen erfahren, die weit höher waren, als wir Menschen möglicherweise überleben könnten.

Aber nehmen wir an, wir schließen die gewalttätigen und sengenden Jahre aus, als sich die Erde zum ersten Mal bildete. Wann ist die Erdoberfläche sonst noch schwül?


Felsformation in Namibia, die eine Gesteinsart zeigt, die sich nur in warmem Wasser bildet (Cap dolostone), die direkt über einer Art von Sedimentgestein liegt, das vor 635 Millionen Jahren datiert wurde und häufig am Rand von Gletschern (Diamiktit) vorkommt. Bild über SnowballEarth.org.

Felsformation in Namibia, die eine Gesteinsart zeigt, die sich nur in warmem Wasser bildet (Cap dolostone), die direkt über einer Art von Sedimentgestein liegt, das vor 635 Millionen Jahren datiert wurde und häufig am Rand von Gletschern (Diamiktit) vorkommt. Bild über SnowballEarth.org.

Gefrierschrank auftauen

Zwischen 600 und 800 Millionen Jahren – ein Zeitraum, den Geologen das Neoproterozoikum nennen – deuten Beweise darauf hin, dass die Erde eineEiszeitso kalt, dass Eisschilde nicht nur die polaren Breiten bedeckten, sondern sich möglicherweise bis zum Meeresspiegel in Äquatornähe erstreckten. Die Eisschilde reflektierten bei ihrer Ausdehnung immer mehr Sonnenlicht in den Weltraum, kühlten das Klima und verstärkten ihr eigenes Wachstum. Offensichtlich blieb die Erde nicht im Gefrierschrank stecken, also wie ist der Planet aufgetaut?

Selbst während Eisschilde immer mehr der Erdoberfläche bedeckten, drifteten und kollidierten tektonische Platten weiter, sodass auch die vulkanische Aktivität weiterging. Vulkane emittieren das Treibhausgas Kohlendioxid. In unserer heutigen, eiszeitfreien Welt verbraucht die natürliche Verwitterung von Silikatgestein durch Regen über geologische Zeitskalen hinweg Kohlendioxid. Während der kalten Bedingungen des Neoproterozoikums wurden Niederschläge selten. Mit Vulkanen, die Kohlendioxid ausstoßen und wenig oder gar keinen Niederschlag, um Gestein zu verwittern und das Treibhausgas zu verbrauchen, stiegen die Temperaturen.


Welche Beweise haben Wissenschaftler, dass all dies tatsächlich vor etwa 700 Millionen Jahren geschah? Einer der besten Beweise ist „Kappenkarbonate” liegt direkt über den eiszeitlichen Ablagerungen des Neoproterozoikums. Cap-Carbonate – Schichten aus kalziumreichem Gestein wie Kalkstein – bilden sich nur in warmem Wasser.

Die Tatsache, dass diese dicken, kalziumreichen Gesteinsschichten direkt auf Gesteinsablagerungen lagen, die von zurückgehenden Gletschern hinterlassen wurden, deutet darauf hin, dass die Temperaturen gegen Ende des Neoproterozoikums deutlich angestiegen sind und möglicherweise einen globalen Durchschnitt von mehr als 90 ° Fahrenheit erreicht haben. (Der heutige globale Durchschnitt liegt unter 60°F.)

Um die Zeit des Paläozän-Eozän-Thermalmaximums hatte ein Großteil der kontinentalen Vereinigten Staaten eine subtropische Umgebung. Diese fossile Palme stammt aus dem Fossil Butte National Monument, Wyoming. Bild über den U.S. National Park Service.

Um die Zeit des Paläozän-Eozän-Thermalmaximums hatte ein Großteil der kontinentalen Vereinigten Staaten eine subtropische Umgebung. Diese fossile Palme stammt aus dem Fossil Butte National Monument, Wyoming. Bild überU.S. National Park Service.

Die tropische Arktis

Ein weiterer Abschnitt der Erdgeschichte, den Wissenschaftler zu den wärmsten des Planeten zählen, ereignete sich vor etwa 55-56 Millionen Jahren. Die Episode ist als Paläozän-Eozän-Thermalmaximum (PETM) bekannt.

Das Paläozän und Eozän erstreckten sich vor etwa 66-34 Millionen Jahren und waren die ersten geologischen Epochen nach dem Ende des Mesozoikums. (Das Mesozoikum – das Zeitalter der Dinosaurier – war selbst eine Ära, die von „Treibhaus“-Bedingungen geprägt war.) Geologen und Paläontologen glauben, dass während eines Großteils des Paläozäns und frühen Eozäns die Pole frei von Eiskappen waren und Palmen und Krokodile darüber lebten Der arktische kreis. Der Übergang zwischen den beiden Epochen vor rund 56 Millionen Jahren war durch einen rapiden Anstieg der globalen Temperatur gekennzeichnet.

Während des PETM scheint die globale Durchschnittstemperatur um bis zu 5-8 °C (9-14 °F) auf eine Durchschnittstemperatur von bis zu 73 °F angestiegen zu sein. (Auch hier liegt der heutige globale Durchschnitt bei knapp 60°F.) Ungefähr zur gleichen Zeit zeigen paläoklimatische Daten wie fossiles Phytoplankton und Ozeansedimente eine massive Freisetzung von Kohlendioxid in die Atmosphäre, die die Hintergrundkonzentrationen mindestens verdoppelt oder möglicherweise sogar vervierfacht.

Die Temperaturen der tiefen Ozeane waren im gesamten Paläozän und Eozän im Allgemeinen hoch, mit einem besonders warmen Anstieg an der Grenze zwischen den beiden geologischen Epochen vor etwa 56 Millionen Jahren. Temperaturen in der fernen Vergangenheit werden aus Proxies (Sauerstoffisotopenverhältnissen von fossilen Foraminiferen) abgeleitet. 'Q' steht von Quarternary. Diagramm von Hunter Allen und Michon Scott mit Daten des NOAA National Climatic Data Center, mit freundlicher Genehmigung von Carrie Morrill.

Die Temperaturen der tiefen Ozeane waren im gesamten Paläozän und Eozän im Allgemeinen hoch, mit einem besonders warmen Anstieg an der Grenze zwischen den beiden geologischen Epochen vor etwa 56 Millionen Jahren. Temperaturen in der fernen Vergangenheit werden aus Proxies (Sauerstoffisotopenverhältnissen von fossilen Foraminiferen) abgeleitet. „Q“ steht für Quartär. Diagramm von Hunter Allen und Michon Scott mit Daten des NOAA National Climatic Data Center, mit freundlicher Genehmigung von Carrie Morrill.

Es ist noch ungewiss, woher all das Kohlendioxid stammte und wie der genaue Ablauf der Ereignisse war. Wissenschaftler haben das Austrocknen großer Binnenmeere, vulkanische Aktivität, das Auftauen von Permafrost, die Freisetzung von Methan aus sich erwärmenden Meeressedimenten, riesige Waldbrände und sogar – kurz gesagt – einen Kometen in Betracht gezogen.

Wie nichts, was wir je gesehen haben

Die heißesten Perioden der Erde – der Hadean, das späte Neoproterozoikum, das PETM – traten auf, bevor der Mensch existierte. Diese uralten Klimazonen wären mit nichts zu vergleichen, was unsere Spezies je gesehen hat.

Die moderne menschliche Zivilisation mit ihrer dauerhaften Landwirtschaft und Siedlungen hat sich nur in den letzten 10.000 Jahren entwickelt. Der Zeitraum war im Allgemeinen von niedrigen Temperaturen und relativer globaler (wenn nicht regionaler) Klimastabilität geprägt.