Die Atmosphäre der Erde ist enorm und reicht so weit, dass sie sogar die Route der Internationalen Raumstation beeinflusst. Aber wie ist diese riesige Gashülle entstanden?
Warum hat die Erde eine Atmosphäre?
Kurz gesagt, unsere Atmosphäre ist wegen der Schwerkraft da. Als die Erde vor etwa 4,5 Milliarden Jahren entstand, hatte der geschmolzene Planet kaum eine Atmosphäre. Doch als die Welt abkühlte, bildete sich eine Atmosphäre, die nach Angaben des Smithsonian Environmental Research Center (SERC) größtenteils aus Gasen bestand, die von Vulkanen ausgestoßen wurden. Diese antike Atmosphäre unterschied sich stark von der heutigen; sie enthielt Schwefelwasserstoff, Methan und 10 bis 200 Mal so viel Kohlendioxid wie die heutige Atmosphäre, so das SERC.
„Wir glauben, dass die Erde mit einer Atmosphäre ähnlich der der Venus begann, mit Stickstoff, Kohlendioxid und vielleicht Methan“, sagt Jeremy Frey, Professor für physikalische Chemie an der Universität Southampton im Vereinigten Königreich. „Nach etwa 3 Milliarden Jahren entwickelte sich das photosynthetische System, d. h. Einzeller nutzten die Energie der Sonne, um Moleküle aus Kohlendioxid und Wasser in Zucker und Sauerstoffgas zu verwandeln. Dadurch stieg der Sauerstoffgehalt dramatisch an, so Frey gegenüber Live Science. „Und das ist sozusagen die größte Umweltverschmutzung, die das Leben jemals angerichtet hat, denn es hat den Planeten langsam verändert“, sagte er.
Heute besteht die Erdatmosphäre zu etwa 80 Prozent aus Stickstoff und zu 20 Prozent aus Sauerstoff, so Frey. In dieser Atmosphäre befinden sich auch Argon, Kohlendioxid, Wasserdampf und zahlreiche andere Gase, so das National Center for Atmospheric Research (NCAR).
Es ist gut, dass es diese Gase gibt. Unsere Atmosphäre schützt die Erde vor den harten Sonnenstrahlen und reduziert Temperaturextreme, indem sie sich wie eine Bettdecke um den Planeten legt. Der Treibhauseffekt bedeutet, dass die Sonnenenergie, die auf die Erde trifft, in der Atmosphäre aufgehalten, absorbiert und von den Treibhausgasen wieder abgegeben wird, so das NCAR. Es gibt verschiedene Arten von Treibhausgasen; die wichtigsten sind Kohlendioxid, Wasserdampf, Methan und Distickstoffoxid. Ohne den Treibhauseffekt läge die Temperatur auf der Erde unter dem Gefrierpunkt.
Heute sind die Treibhausgase jedoch außer Kontrolle geraten. Je mehr Kohlendioxid der Mensch in die Atmosphäre abgibt, desto stärker wird der Treibhauseffekt, so das NCAR. Im Gegenzug erwärmt sich das Klima des Planeten.
Interessanterweise hat kein anderer Planet im Universum eine Atmosphäre wie die der Erde. Mars und Venus haben zwar Atmosphären, aber sie können kein Leben beherbergen (oder zumindest kein erdähnliches Leben), weil sie nicht genügend Sauerstoff enthalten. Die Atmosphäre der Venus besteht hauptsächlich aus Kohlendioxid mit Schwefelsäurewolken, und die „Luft“ ist so dick und heiß, dass kein Mensch dort atmen könnte. Nach Angaben der NASA schließt die dichte Kohlendioxidatmosphäre der Venus die Wärme in einem unkontrollierbaren Treibhauseffekt ein und macht sie zum heißesten Planeten in unserem Sonnensystem. Die Oberflächentemperaturen dort sind heiß genug, um Blei zu schmelzen.
„Die Tatsache, dass die Erde eine Atmosphäre hat, ist im Hinblick auf die Planeten im Sonnensystem äußerst ungewöhnlich, da sie sich von allen anderen Planeten stark unterscheidet“, so Frey. Zum Beispiel beträgt der Druck auf der Venus etwa 90 Atmosphären, was einem Tauchgang von 914 Metern unter dem Meer auf der Erde entspricht. „Die ursprünglichen russischen Raumschiffe, die dorthin geflogen sind, haben nur ein paar Sekunden lang aufgezeichnet und wurden dann zerquetscht“, so Frey. „Niemand hat je wirklich verstanden, wie heiß es dort war.“
Die Erdatmosphäre ist also Leben – und ohne sie gäbe es das Leben, wie wir es kennen, nicht. „Die Erde brauchte die richtige Atmosphäre, um in Gang zu kommen“, sagte Frey. „Sie hat diese Atmosphäre geschaffen, und sie hat die Umstände geschaffen, um in dieser Atmosphäre zu leben. Die Atmosphäre ist ein integraler Bestandteil des biologischen Systems.“
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Ursprünglich veröffentlicht auf Live Science.
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