- Paradoxon der schwachen, jungen Sonne
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Rekonstruktion des mittleren Temperatur- und Niederschlagsverlaufs der Erde seit 3,8 Milliarden Jahren. E = Eiszeitalter, E (unterstrichen) = Eiszeitalter mit Eisbildungen an den geographischen Polen, W = eisfreies Warmklima.Das Paradoxon der schwachen jungen Sonne bezeichnet den Widerspruch zwischen der vor 3,8 Mrd. Jahren um ca. 25% % geringeren Strahlungsleistung der jungen Sonne und eindeutigen Hinweisen auf ein deutlich wärmeres Erdklima zu dieser Zeit.[1][2] Der Ausdruck ist eine Übersetzung eines Englischen Ausdrucks. The Faint Young Sun Paradox wurde von dem Astronomen und Buchautor Carl Sagan erstmals geführt und hat sich seitdem etabliert.[3][4]
Der geologische Befund gibt eine kontinuierliche, vergleichsweise warme Oberfläche über die gesamte frühe Klimageschichte der Erde mit Ausnahme eines Tiefs um etwa 2,4 Milliarden Jahren wieder. Bereits vor 3,8 Milliarden Jahren sind Spuren flüssigen Wassers nachzuweisen.[5] Hinweise auf Leben gibt es seit über 3,5 Milliarden Jahren.[6].
Inhaltsverzeichnis
Deutung über Treibhauseffekt
Walker [7] schätzte bis zu 100-fach höhere Kohlendioxidkonzentration in Ozeanen und Atmosphäre in der frühen Erdgeschichte ab. Erst mit der Bildung von Kontinenten nach etwa einer Milliarde Jahren [8] wird diese durch die Ablagerung großer Menge Karbonate abgebaut. Anschließend sei eine Wechselwirkung zwischen Erwärmung durch den Treibhauseffekt von Kohlendioxid in der Atmosphäre und Abkühlung durch Bildung von Karbonaten zu erwarten. Als Regelmechanismus hatte er bereits 1985 die Verwitterungsrate von Silikaten vorgeschlagen. Vulkanisch gebildetes Kohlendioxid führe zu einer Erwärmung, dadurch würden mehr Calcium und Magnesium aus Silikaten gelöst, diese bildeten vermehrt Karbonate und tragen damit wieder zur Abkühlung bei[9]
Zeebe et al. untersuchten von Eisbohrkernen, ob dieser Mechanismus auch während der letzten 600.000 Jahre gewirkt habe. Ihren Messungen zufolge fanden Veränderungen der CO2-Konzentration während dieser Zeit nur sehr langsam statt, nie mehr als um 22 ppm bzw. 1-2%[10]
Deutung über den Einfluss kosmischer Strahlung
Der israelische Astrophysiker Nir Shaviv versucht das Paradox durch die Einbeziehung von Klimaeinflüssen des Sonnenwindes und der Kosmischen Strahlung auf das Klima zu deuten.[11][12]. Demnach hätte die junge Sonne zunächst einen stärkeren Sonnenwind ausgesandt und damit die Erde von kosmischer Strahlung abgeschirmt. In der Zeit wäre so ein moderater Treibhauseffekt ausreichend gewesen um eine kontinuierliche Warmzeit zu erklären. Das Tief um 2,4 Milliarden Jahren stimme mit einer damals erhöhten kosmischen Strahlung durch veränderte Sternbildungsraten überein, die entsprechend der These von Henrik Svensmark abkühlend gewirkt habe. Mit dem später schwächeren Sonnenwind setzte Shaviv zufolge eine stärkere Taktung von Kalt- und Warmzeiten ein. Dabei laufen Spiralarmdurchgänge der Heliosphäre parallel zu globalen Kaltzeiten. Dies gilt jedoch nicht als gesicherte Erkenntnis.
Einzelnachweise
- ↑ Gough,D.O., 1981, “Solar Interior Structure and Luminosity Variations”, Solar Phys., 74, 21–34 doi:10.1007/BF00151270 (pdf)
- ↑ Susceptibility of the early Earth to irreversible glaciation caused by carbon dioxide clouds, Ken Caldeira & James F. Kasting, Nature 359, 226 - 228 (17 September 1992); doi:10.1038/359226a0 abstract online
- ↑ Sciencebits.com
- ↑ Sagan,C., Mullen, G., 1972, “Earth and Mars: Evolution of Atmospheres and Surface Temperatures”, Science, Vol. 177, 52–56 doi:10.1126/science.177.4043.52 (pdf)
- ↑ B. Windley: The Evolving Continents. Wiley Press, New York 1984
- ↑ J. Schopf: Earth’s Earliest Biosphere: Its Origin and Evolution. Princeton University Press, Princeton, N.J., 1983
- ↑ Walker, J.C.G. “Carbon Dioxide on the Early Earth”, Origins of Life, 16, 1985, 117–127 (pdf)
- ↑ Veizer, J.: 1976, in B. F. Windley (ed.), The Early History of the Earth, John Wiley and Sons, London, p. 569.
- ↑ A negative feedback mechanism for the long-term stabilization of the earth's surface temperature JCG WALKER, PB HAYS, JF KASTING - JOURNAL OF GEOPHYSICAL RESEARCH, VOL. 86, NO. CIO, PAGES 9776-9782, OCTOBER 20, 1981 (pdf)
- ↑ Richard E. Zeebe & Ken Caldeira: Close mass balance of long-term carbon fluxes from ice-core CO2 and ocean chemistry records Nature Geoscience 1, 312 - 315 (2008) Published online: 27 April 2008, doi:10.1038/ngeo185 Before fossil fuels, Earth’s minerals kept CO2 in check, UH News der Universität Hawaii vom 28.4.2008
- ↑ Shaviv, N. J. (2003), Toward a solution to the early faint Sun paradox: A lower cosmic ray flux from a stronger solar wind, J. Geophys. Res., 108(A12), 1437, doi:10.1029/2003JA009997
- ↑ [1] Sciencebits zu verschiedenen Veröffentlichungen Shavivs zum Thema und Hinweis auf Pressereaktionen u.a. in der ZEIT
Weblinks
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