Erde

Zusatzinformationen zur Erde

Ursprung der Erdmaterialien

Vor etwa 4,6 Milliarden Jahren rotierte eine ausgedehnte Molekülwolke um ein gemeinsames Zentrum am äusseren Rande des Milchstrassensystems. Die Wolke bestand zu über 99 % aus den Gasen Wasserstoff und Helium sowie einem geringen Anteil mikrometergrossen Staubteilchen, die sich aus schwereren Elementen und Verbindungen, wie Wasser, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, anderen Kohlenstoffverbindungen, Ammoniak und Siliziumverbindungen zusammensetzten. Der Wasserstoff und der überwiegende Teil des Heliums waren bereits beim Urknall entstanden. Die schwereren Elemente und Verbindungen sind Reste frühere Sterne und wurden bei deren Explosion als Sternenstaub freigesetzt.

Die Sonne im Zentrum vereinigte genügend Masse, um sich zu einem Stern zu entwickeln, daneben gab es in zunehmender Entfernung weitere Akkretionsscheiben, aus der die Erde und die anderen Planeten entstanden. Die grösseren vermochten Materie aus der Umgebung besser an sich zu ziehen und konnten so schneller wachsen. Der Protojupiter störte schliesslich mit seinem Gravitationsfeld andere Planetesimale und beeinflusste deren Wachstum. Wahrscheinlich verhinderte er auch die Bildung eines grösseren Körpers zwischen der Mars- und Jupiterbahn, was zur Entstehung des Asteroidengürtels führte.

Einen massgeblichen Einfluss auf die Prozesse der Planetenentstehung hatte der Abstand der Protoplaneten zur jungen Sonne. In Sonnennähe kondensierten schwerflüchtige Elemente und Verbindungen aus, während leichtflüchtige Gase durch den kräftigen Sonnenwind weggerissen wurden. Die inneren Planeten, Merkur, Venus, Erde und Mars haben feste silikatische Oberflächen. In den kälteren äusseren Regionen konnten die entstehenden Planeten auch die leichtflüchtigen Gase, wie Wasserstoff, Helium und Methan festhalten. Hier bildeten sich die Gasplaneten Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun.

Ein Teil der Materie, der nicht von den Planeten eingefangen wurde, verband sich zu kleineren Objekten, den Kometen und Asteroiden. Da diese Himmelskörper seit der Frühzeit des Sonnensystems nahezu unverändert blieben, kann ihre Erforschung wichtige Hinweise zu dessen Entstehungsgeschichte liefern. Ebenfalls sehr wertvolle Erkenntnisse brachte die Untersuchung von Meteoriten. Das sind Bruchstücke von Planetoiden, die ins Schwerefeld der Erde gerieten.

Geschichte der Erde

Die Erde kollidierte schon früh mit Theia einem anderen Protoplaneten, dessen Grösse zwischen derjenigen des Mondes und der des Mars angenommen wird. Zum Glück war der Zusammenstoss kein Frontaltreffer, der hätte die Erde vermutlich zerrissen, doch der schräge Aufprall verlief immer noch so heftig, dass grosse Teile des Erdmantels weggerissen und ins All geschleudert werden. Zusammen mit Überresten des Einschlagkörpers bildete sich daraus eine Gesteinswolke, die um die Erde kreist. Nach und nach kühlte die Wolke ab, die Umlaufbahnen der Partikel wurden geordneter, bis sie sich zu einer Scheibe formten. Durch Kollision der Teilchen verklumpten sie zu einem grösseren Brocken, dem Mond, der von der Erdanziehung auf einer dauerhaften Umlaufbahn gehalten wird.

Der Erdtrabant übt aber seinerseits eine Anziehungskraft auf die Erde aus und verformt die Erdkugel ein wenig. Dabei entstehen Reibungskräfte, die dafür sorgen, dass die Erdrotation stetig abgebremst wird. Deshalb werden die Tage alle 40.000 Jahre um eine Sekunde länger. In ferner Zukunft wird die Sonne nur noch einmal pro Mondperiode aufgehen, ein Tag also gut einen Monat lang dauern.

Die Erde war nach Bildung der ersten Kruste bald überwiegend von Wasser bedeckt und wegen der anfänglich noch schwachen, jungen Sonne relativ kühl und womöglich vereist. Unter den damals noch häufiger einschlagenden Kleinkörpern gab es pro Million Jahre einige von über 100 km Durchmesser nicht gross genug, um global das Leben auszulöschen, falls es schon existierte, aber gross genug, um über einen vorübergehend immensen Treibhauseffekt selbst eine globale Vereisung zu beenden. Heute ist die Erde von einer  12 -15 km dicken Atmosphäre umgeben, die zu 78% aus Stickstoff (N), zu 21% aus Sauerstoff (O₂), 0.04% aus Kohlendioxid (CO₂) und weitern Spurengasen besteht.

Wäre die Erde nur etwa fünf Prozent näher an der Sonne, würde alles Wasser verdampfen und kein Leben wäre möglich. Wäre die Erde kleiner, so wäre sie, wie der Mars, inzwischen völlig erkaltet. Wäre sie grösser, würde vermutlich heftiger Vulkanismus höheres Leben unmöglich machen.

Fragen

1. Stellen Sie sich vor die Erdkugel würde auf einen Durchmesser von 30m verkleinert. Wie dick wäre dann die Erdatmosphäre?
2. Woher kam das Wasser?
3. Was versteht man unter der “Goldilock Zone”?
4. Stimmt es, dass der Frühlingsanfang immer genau auf den 21. März fällt?
5. Gibt es, in Anbetracht der Vielzahl von Sternen, weitere Planeten mit Leben?
6. Welche Rolle spielt der Mond in der Enstehung des Lebens auf der Erde?