Planet: Erde .. Wie funktioniert der blaue Planet

Erde Datenblätter

Vor 4,6 mrd. Jahren entwickelte sich die Sonne, und die weiter entfernte Materie klumpte zu den Planeten. Die Zusammenballung geschieht durch das Aufeinandertreffen von größeren und kleineren Gesteins- und Eisbrocken, die sich zuvor selbständig aus dem feinen Urstaub gebildet haben. Ihre Aufprallenergie erwärmt die entstehenden Großbrocken. Irgendwann im Verlauf von einigen 10.000 Jahren hat sich auch die Erde gebildet. Sie ist heiß von den unzähligen Zusammenstößen, Gase entwickeln sich und bilden eine erste Atmosphäre die schon Wasserdampf enthält. Einschläge weiterer Meteorite verwirbeln sie und der Sonnenwind, ein Strom von atomaren Partikeln, die von der zunehmend heißer werdenden Sonne abgestrahlt wird, reißt die junge Atmosphäre mit sich fort und verteilt sie wieder im Weltall. Die Turbulenzen sind noch zu groß und die Massenanziehung der entstehenden Erde ist noch zu klein.

Mit zunehmender Größe werden die von der Erde angezogenen Brocken größer. Sie kommen von weiter her, besitzen eine größere Aufschlagenergie, erhitzen den Erdball bis in sein tiefstes Inneres und schmelzen ihn auf. Die schweren Stoffe sinken zum Erdmittelpunkt, verfestigen sich unter dem ungeheueren Druck. Um diesen festen Kern aus Nickel und Eisen, dort wo der Druck geringer wird, bildet sich eine heiße, flüssige, quirlende Schicht dieser Metalle, die wie bei einem Dynamo ein Magnetfeld erzeugt. Dieses legt sich um die Erde herum und verhindert, dass der Sonnenwind die nun weit heftiger entstandenen Gase wegblasen kann. Das Magnetfeld lenkt den Sonnenwind um die Erde herum.

In der nun entstanden Atmosphäre befinden sich Kohlendioxid, Stickstoff und Edelgase. Das im Gestein kristallin gebundene Wasser wird 'ausgeschwitzt', doch ist die Erde zu heiß, als dass es in Form flüssigen Wassers existieren könnte. Die Ozeane hängen mit mehr als 1,4 Mrd. Kubikmetern Wasser, als Wassergas am Himmel. Es vergehen Millionen weiterer Jahren, bis sich auf der flüssigen Oberfläche der Erde, erste Krusten aus leichtem Silikatgestein bilden und die Hitze hier soweit abgekühlt ist, dass der Wasserdampf kondensiert und als Regen zur Erde herunterfällt. Wasser regnet und verdunstet wieder, aber langsam entstehen die Ozeane. Noch immer schlagen große Brocken ein und verspritzen ganze Meeresfüllungen zurück in den Weltraum. Aber in den Ozeanen beginnt das Leben.

Das Magnetfeld schützt die Erde zwar vor dem Sonnenwind, doch die ultraviolette Strahlung der Sonne erreicht die Erde noch immer und spaltet das Wasser in den hohen Schichten zu Wasserstoff und Sauerstoff. Die Erde besitzt nicht genug Anziehungskraft um den leichten Wasserstoff an der Flucht ins Weltall zu hindern und der Sauerstoff verbindet sich mit allen möglichen festen Elementen der Erdkruste und oxydiert mit diesen. Die Erde verliert ihr Wasser. Dieses zweite Leck, aus dem weitere Ozeanfüllungen in das Weltall zurückströmen wird erst geschlossen, nachdem Meeresorganismen beginnen über die Photosynthese Sauerstoff zu produzieren. Zunächst oxydiert auch dieser Sauerstoff mit den festen Stoffen der Erdkruste, dann aber ist er in solchen Mengen vorhanden, so dass er als Gas in der Atmosphäre verbleibt und bis in die höchsten Schichten vordringt.

Nun schließt sich das letze Leck für den Wasserdampf. Das freie Sauerstoffgas wird von den ultravioletten Strahlen der Sonne zu Ozon (O₂) verbunden. Dieses Gas sammelt sich als dicke Schicht in der hohen Atmosphäre und bildet, einem Wunder gleich, eine Schutzschicht für das Eindringen der ultravioletten Strahlung der Sonne. Der Wasserdampf kann nicht mehr entfliehen. Es entsteht die uns heute bekannte Atmosphäre.

Regelmechanismen

Mindestens ebenso wundersam ist die nun eintretende Wirkung des Wassers. Die Wärme der Erde wird durch die Strömungen der Ozeane relativ gleichmäßig über die gesamte Kugeloberfläche verteilt. Zudem bildet das Wasser einen wirksamen Schutzschild für Überhitzung. Sein Mechanismus ist ganz einfach. Wird es der Erde zu warm, verdampft Wasser aus den Ozeanen und bildet Wolken. Die Wolken verhindern, dass weitere Wärme der Sonne die Erde aufheizt. Dadurch wird es kälter und es beginnt zu regnen, womit die Wolken verschwinden.

Ein weiterer Effekt dieses Regelkreislaufes ist, dass der niederfallende Regen das Treibhausgas Kohlendioxid CO₂ aus den Luftschichten herauswäscht und es im Meer sammelt. Hier entsteht Kohlensäure, die ihrerseits Kalzium aus dem Gestein herauslöst. Alle möglichen Schalentiere bauen diese Substanz in ihre Gehäuse ein und nach deren Tod rieselt das Kohlenmonoxid im Kalk gebunden zu Boden. Die Gefahr der Überhitzung der Erde durch den Treibhauseffekt ist gebannt. Durch die Verschiebung der Erdplatten gelangt der Kalk in Form von Bergen wieder an die Oberfläche oder er wird in die Tiefe des Erdinneren gedrückt, von wo aus, dass aus dem Kalkstein herausgeschmolzene Kohlendioxid, über Vulkane wieder in der Atmosphäre erscheint. Der hierin enthaltene zweite Regelkreislauf ist ebenso einfach wie der obige.

Wird es der Erde zu kalt, gefrieren die Wassermassen, es regnet weniger. Das aus den Vulkanen ausgestoßene Kohlendioxid reichert sich in der Atmosphäre an und hält hier die Sonnenwärme fest. Es wird wieder wärmer, so dass das Eis schmilzt, das Wasser verdunstet, der Regen einsetzt und das Kohlendioxid wieder aus der Luft ausgewaschen wird.