Etwa zwei Drittel der Erde sind mit Wasser bedeckt – ein Alleinstellungsmerkmal: Die Erde ist
der einzige Planet im Sonnensystem, auf dem es flüssiges Wasser gibt. Im Wasser entstand das Leben, und auch für uns Menschen ist Wasser lebenswichtig. Doch woher kommt das Wasser auf der Erde eigentlich?
Wissenschaftler vermuten, dass das Wasser von Kometen stammt. Diese Klumpen aus Eis und Staub bildeten sich ursprünglich am Rand des Sonnensystems. Manche gerieten aber auch auf Bahnen ins Innere des
Sonnensystems und wurden Bestandteil der frisch entstehenden Planeten.
Anfangs waren die jungen Planeten sehr heiß – so heiß, dass das Gestein schmolz und eine flüssige Kugel formte. Und das Eis der Kometen schmolz nicht nur, sondern verdampfte sogar. Weil der
Wasserdampf viel leichter war als das geschmolzene Gestein, blubberte er nach oben Richtung Oberfläche. Dort entwich er durch Vulkane in die Atmosphäre.
Als sich die Erde dann langsam abkühlte, wurde der Dampf wieder zu
flüssigem Wasser. Anschaulicher gesagt: Es begann, zu regnen. Diese ersten Regengüsse müssen stärker als jedes Gewitter gewesen sein, das wir uns heute vorstellen können. Und es muss sehr lange geregnet haben – mehrere
zehntausende Jahre. Große Teile der jungen Erdoberfläche wurden überflutet – an manchen Stellen bis zu zehn Kilometer hoch. So entstanden die Ozeane.
Und was ist mit dem Wasser auf den anderen Planeten passiert? Warum
gibt es dort keine Ozeane? Merkur hat nicht genügend Schwerkraft, um überhaupt eine Atmosphäre festzuhalten – der Wasserdampf entwich wie alle Gase einfach ins Weltall. Das gleiche ist auch auf dem Mond passiert. Auf der Venus ist
die Sonneneinstrahlung so stark, dass das Wasser ebenfalls ins All hinaus verdampft wurde. Auf dem Mars ist es dagegen zu kalt, dort werden jedoch große Eisvorkommen unter der Oberfläche vermutet. Und die Gasplaneten haben keine
feste Oberfläche, auf der sich Meere bilden könnten. Auf dem Jupitermond Europa vermutet man einen Ozean aus Wasser, doch die Oberfläche ist gefroren. So bleibt die Erde der einzige Himmelskörper im Sonnensystem mit
Meeren.
Die
Erdzeitalter
Seit ihrer Entstehung hat sich die Erde stark verändert: Berge, Meere und Kontinente sind entstanden und vergangen, Tier- und
Pflanzenarten haben sich ausgebreitet und sind ausgestorben. Die meisten dieser Veränderungen passierten sehr langsam, über viele Millionen Jahre hinweg. Aber ab und zu gab es einschneidende Ereignisse: Innerhalb weniger
tausend Jahre änderten sich die Umweltbedingungen drastisch.
Für die Wissenschaftler, die die Geschichte der Erde erforschen, sind diese drastischen Veränderungen wie ein neues Kapitel in einem Buch: Sie
unterteilen die Erdgeschichte in verschiedene Abschnitte, die Äonen genannt werden.
Zu Beginn, vor 4,5 Milliarden Jahren war die Erde völlig unbewohnbar. Sie entstand als eine heiße Kugel aus glühendem
geschmolzenem Gestein, umgeben von heißen, ätzenden und giftigen Gasen. Das klingt wie eine Beschreibung der Hölle – und vom griechischen Wort „Hades“ für Hölle stammt auch der Name dieser Zeit: Hadaikum. Es endete
vor etwa vier Milliarden Jahren mit der ersten großen Veränderung: Die Erde war so weit abgekühlt, dass die Oberfläche fest wurde – die Erde bekam eine Kruste.
Die Erde kühlte weiter ab, so dass sich auf der Kruste flüssiges
Wasser sammeln konnte: Meere entstanden. Und in diesen Meeren begann vor etwa 3,8 Milliarden Jahren das Leben – zunächst aber nur in Form einfachster Bakterien. Das griechische Wort für Ursprung oder Beginn steckt im Namen dieser
Zeit: Archaikum. Eine wichtige Klimaveränderung vor etwa 2,5 Milliarden Jahren markierte den Übergang zur nächsten Epoche: Die primitiven Lebewesen begannen, die Umwelt zu beeinflussen. Sie produzierten Sauerstoff,
der bislang in der Atmosphäre fast gar nicht vorkam.
Die frühen einzelligen Lebensformen wurden mit der Zeit komplexer, sie bildeten Zellkerne. Später begannen einige auch, dauerhaft in Verbünden zusammenzuarbeiten –
daraus wurden schließlich die ersten mehrzelligen Organismen. Allerdings hatten sie noch keine festen Schalen oder Skelette, so dass aus dieser Zeit kaum Fossilien erhalten sind. Dieser Zeit vor dem Entstehen der Fossilien verdankt
diese Epoche ihren Namen: Proterozoikum.
Das Proterozoikum endete vor 550 Millionen Jahren mit einer Explosion des Lebens: Innerhalb kurzer Zeit entwickelte sich aus den primitiven Lebensformen eine enorme
Artenvielfalt. Diese Arten waren viel komplexer gebaut – und einige hatten auch schon harte Schalen, die erstmals als Fossilien erhalten blieben. Daher wird für die Wissenschaftler die Geschichte des Lebens erst ab diesem
Zeitpunkt so richtig sichtbar. Und nach dem griechischen Begriff für „sichtbar“ ist auch diese Epoche bennant: Phanerozoikum.
Dieses Zeitalter des Lebens dauert seit 550 Millionen Jahren bis heute an.
Allerdings verlief auch die Entwicklung des Lebens nicht gleichmäßig: Nach der explosionsartigen Ausbreitung des Lebens gab es zwei verheerende Massensterben. Diese markieren weitere wichtige Einschnitte in der Erdgeschichte,
so dass Wissenschaftler das Zeitalter des Lebens, das Phanerozoikum in drei Abschnitte, Ären genannt, einteilen.
Die älteste Ära des Phanerozoikum begann vor 550 Millionen Jahren mit der massenhaften Entstehung neuer Arten. Man nennt sie das Erdaltertum oder
Paläozoikum. Zunächst spielte sich das Leben nur in den Ozeanen ab. Dann besiedelten die Pflanzen das Land, später zog auch die Tierwelt nach: Zuerst entwickelten sich die Amphibien, die sich bereits ein wenig an Land
vortasten konnten, und schließlich auch Reptilien, die unabhängig vom Wasser wurden und das Land eroberten. Das Erdaltertum endete vor etwa 251 Millionen Jahren mit dem größten Massensterben aller Zeiten: Über 90 Prozent aller
Tier- und Pflanzenarten starben aus, vor allem in den Meeren. Der Grund ist bis heute nicht endgültig geklärt. Wissenschaftler vermuten, dass eine Eiszeit schuld war, möglicherweise als Folge eines
Meteoriteneinschlags.
Als sich die überlebenden Tier- und Pflanzenarten an ihre neue Umwelt gewöhnen mussten, brach das Erdmittelalter oder Mesozoikum an. Es ist vor allem das Zeitalter der Dinosaurier:
Riesige Echsen entwickelten sich und beherrschten das Leben fast 200 Millionen Jahre lang. Doch auch das Erdmittelalter endete mit einem einschneidenden Ereignis: Vor etwa 65 Millionen Jahren schlug ein großer Meteorit auf der Erde
ein. Dabei wurde so viel Staub und Asche in die Luft geschleudert, dass sich der Himmel verdunkelte und sich das Klima für lange Zeit veränderte. Die Dinosaurier und viele andere Arten starben aus.
Davon profitierten vor allem kleine Säugetiere, die sich am besten an den Klimawandel anpassen
konnten. Sie hatten sich bereits im Erdmittelalter entwickelt, waren aber im Schatten der Dinosaurier geblieben. Nun konnten sie sich rasant ausbreiten, die unterschiedlichsten Lebensräume erobern und sich immer weiter
entwickeln. Auch der Mensch stammt von dieser Gruppe ab. Dieses jüngste Zeitalter hält bis heute an und wird daher auch die Erdneuzeit oder Känozoikum genannt.
Diese grobe Einteilung der Erdgeschichte orientiert sich an sehr einschneidenden Veränderungen des Lebens: Explosionsartige Vermehrung oder Massensterben. Dazwischen gab es aber weitere
Umbrüche durch verschiedene andere Einflüsse – Veränderungen der Meere und Kontinente durch die Kontinentalverschiebung, Klimawandel zwischen Eis- und Warmzeiten, Zusammensetzung der Luft und vieles mehr. Immer
bevorzugten die neuen Bedingungen einzelne Arten und benachteiligten andere. So können die drei Abschnitte des Phanerozoikum (Zeitalter des Lebens) noch jeweils in mehrere Perioden unterteilt werden.
Die Anfänge der Erde
Wir würden die Erde unmittelbar nach ihrer Entstehung nicht wiedererkennen. Sie war ein äußerst ungemütlicher Planet: Es gab weder Kontinente noch Ozeane, sondern eine brodelnde
Oberfläche aus glühend heißem, zähflüssigem Magma. Warum konnte sich lange Zeit keine Erdkruste bilden?
Vor gut 4,5 Milliarden Jahren verdichteten sich Kometen, Asteroiden, Gas und Staub zu unserem
Planeten. Die eigene Schwerkraft presste diese Einzelteile zusammen, so dass sie einem starken Druck ausgesetzt waren. Am höchsten war dieser Druck natürlich im Erdkern, auf dem das Gewicht der gesamten äußeren Schichten
lastete. Als Folge des hohen Drucks wurde das Gestein stark aufgeheizt und geschmolzen. Nach außen wurden der Druck und damit auch die Temperatur weniger. Trotzdem blieb die Erdoberfläche noch mehrere hundert Millionen Jahre lang
sehr heiß und konnte sich nicht abkühlen und verfestigen.
Um den Grund hierfür zu verstehen, mussten die Wissenschaftler den Mond anschauen: Uralte Mondkrater aus der Entstehungszeit des Sonnensystems verraten uns, dass der Mond in seinen jungen
Jahren von zahlreichen Meteoriten getroffen wurde. Man geht deshalb davon aus, dass auch die Erde zur gleichen Zeit einem regelrechten Gesteinsbombardement aus dem All ausgesetzt war. Die Brocken stürzten mit hoher Geschwindigkeit
auf die Erde – und entsprechend heftig waren die Einschläge: Schon Brocken von einigen hundert Tonnen konnten locker eine Explosion von der Stärke einer Atombombe verursachen!
So wurde die Erdoberfläche noch lange
Zeit weiter aufgeheizt, immer wieder aufgewühlt und blieb so flüssig. Erst als nach einigen hundert Millionen Jahren die Einschläge allmählich nachließen, sanken die Temperaturen an der Erdoberfläche. Das Gestein konnte
langsam erstarren und eine Erdkruste bilden, die im Laufe weiterer Jahrmillionen immer dicker wurde. Doch bis heute ist sie nur eine hauchdünne Schicht, die auf einem zähflüssigen, heißen Erdinneren
schwimmt.
Was sind Asteroiden, Meteoriten und Kometen?
In manchen Nächten kann man am Himmel einen besonderen Moment beobachten: Es sieht aus, als ob ein Stern vom Himmel fällt. Abergläubische Menschen meinen sogar, wer eine solche Sternschnuppe
sähe, könne sich etwas wünschen. Aber was steckt wirklich dahinter und woher kommen die Sternschnuppen?
In unserem Sonnensystem gibt es nicht nur die Sonne, Planeten und Monde. Man hat auch viele kleine Gesteins- und Metallbrocken entdeckt. Sie sind
wesentlich kleiner und nicht so schön rund wie Planeten, daher nennt man sie Kleinplaneten oder Asteroiden. Wie ihre großen Geschwister kreisen sie auf regelmäßigen Bahnen um die Sonne. Die meisten Asteroiden findet man im
„Asteroidengürtel“ zwischen der Mars- und der Jupiterbahn.
Ab und zu stoßen zwei dieser Asteroiden zusammen. Bei einem solchen Crash entstehen jede Menge Trümmer und Splitter. Diese fliegen von der bisherigen Umlaufbahn weg, quer
durch das Sonnensystem. Manche von ihnen geraten in die Nähe der Erde, werden von ihr angezogen und stürzen auf die Erde. Diese abstürzenden Brocken nennt man auch Meteorit.
Auf der Erde würden sie buchstäblich wie ein
Stein vom Himmel fallen – wenn es nicht die Atmosphäre gäbe. Denn die Meteoriten sind so schnell, dass die Luft gar nicht schnell genug zur Seite ausweichen kann. Die Luft vor dem abstürzenden Steinbrocken wird zusammengedrückt
und dadurch extrem heiß. Die Luft fängt an zu glühen, und der Meteorit beginnt zu verdampfen. Das können wir dann als leuchtenden Streifen sehen, der über den Himmel zieht – eine Sternschnuppe.
Die meisten Meteoriten sind so klein, dass sie auf dem Weg durch die Luft vollständig verglühen. Die
Leuchtspur endet dann einfach am Himmel. Größere Trümmer verlieren zwar unterwegs auch an Masse, verdampfen aber nicht ganz. Sie erreichen den Erdboden und schlagen dort ein.
Was diese Meteoriten auf der Erde anrichten,
hängt davon ab, wie groß sie sind. Kleine Meteoriten mit einigen Zentimetern Durchmesser hinterlassen zum Beispiel gerade mal eine Delle in einem Autodach.
Der größte bekannte Meteorit schlug vor etwa 65 Millionen Jahren
ein. Er hatte einen Durchmesser von mehreren Kilometern und riss einen Krater von 180 Kilometern Durchmesser. Der Einschlag schleuderte so viel Staub in die Luft, dass die Sonne für hunderte von Jahren verdunkelt wurde. Dadurch
starben auf der ganzen Welt Pflanzen und Tiere aus – dies war das Ende der Dinosaurier.
Zum Glück sind solche großen Meteoriten sehr selten, so dass wir uns keine Sorgen machen müssen. Außerdem können wir – anders als die
Dinosaurier – mit Teleskopen den Himmel beobachten und solche großen Asteroiden lange vor dem Einschlag entdecken.
Während eine Sternschnuppe in wenigen Sekunden verglüht, bleibt eine andere Erscheinung länger
sichtbar: Kometen mit ihrem Schweif stehen Tage oder Wochen am Himmel. Auch ihnen haben die Menschen früher viele Eigenschaften angedichtet – als göttliche Zeichen, Verkünder von Unheil oder Vorbote freudiger
Ereignisse. Doch die Wahrheit ist etwas weniger spektakulär.
Astronomen nennen Kometen auch „schmutzige Schneebälle“. Sie kommen aus dem äußeren Sonnensystem, weit entfernt von der wärmenden Kraft der Sonne. Dort
ist es so kalt, dass Wasser sofort zu Eis gefriert. So bilden sich Klumpen aus Eisbrocken und Staub – schmutzige Schneebälle eben.
Auch ein Komet zieht zunächst weit entfernt von der Sonne seine Bahn – bis er durch einen
Zusammenstoß umgelenkt wird und in Richtung des inneren Sonnensystems fliegt. Er kommt der Sonne näher und empfängt mit der Zeit immer mehr Licht und Wärme. Dadurch fängt die gefrorene Oberfläche an, aufzutauen und sogar zu
verdampfen. So entsteht eine Hülle aus Wasserdampf und Staub um den Kometen.
Gleichzeitig bekommt der Komet den „Sonnenwind“ zu spüren – das sind winzige Teilchen, die mit hoher Geschwindigkeit aus der Sonne heraus
fliegen. Sie treffen auf die Dampfhülle des Kometen. Dadurch wird die Dampfhülle des Kometen weg geblasen, so dass sie eine längliche Wolke bildet, die von der Sonne weg zeigt. Wenn diese Wolke dann vom Sonnenlicht getroffen wird,
erscheint sie als leuchtender Streifen – der Schweif des Kometen.
Der Komet fliegt einen Bogen um die Sonne und entfernt sich dann wieder. Wenn er weit genug von der Sonne weg ist, hört auch das Auftauen und Verdampfen auf. Der
Schweif verschwindet und der Komet zieht als schmutziger Schneeball durch die Weiten des äußeren Sonnensystems. Je nach Kometenbahn dauert es viele Jahrzehnte oder sogar Jahrhunderte, bis er wieder in die Nähe der Sonne
kommt.
Was ist unser Sonnensystem und wie ist es entstanden?
Die Erde ist nicht allein im All: Seit langem beobachten die Menschen Sonne, Mond und Sterne am Himmel. Dabei haben sie schon früh entdeckt, dass sich einige Sterne bewegen. Diese wandernden Sterne
wurden beobachtet und ihre Wege verfolgt. Doch lange Zeit verstand man ihre Bewegungen nicht – bis vor etwa fünfhundert Jahren ein Mann mit dem Namen Nikolaus Kopernikus das Rätsel löste: Die Erde und die „wandernden Sterne“
sind in Wirklichkeit Planeten, die alle in verschiedenem Abstand um die Sonne kreisen.
Heute kennen wir acht Planeten. Um sich ihre Namen in der richtigen Reihenfolge zu merken, helfen die Anfangsbuchstaben des Satzes
„Mein Vater erklärt mir jeden Sonntag unseren Nachthimmel.“ – oder kurz: M-V-E-M-J-S-U-N.
Merkur ist der Planet, der am nächsten an der Sonne
kreist. Dann kommen Venus, Erde und Mars. Diese vier inneren Planeten haben eine feste Oberfläche aus Gestein und sind noch verhältnismäßig nah an der Sonne – nur einige hundert Millionen
Kilometer.
Weiter draußen, im Abstand von etwa einem bis 4,5 Milliarden Kilometern von der Sonne entfernt, kreisen die äußeren Planeten: Jupiter, Saturn mit seinen Ringen, Uranus und ganz
außen Neptun. Sie bestehen aus Gas (vor allem Wasserstoff und Helium) und sind viel größer als die inneren Planeten. Jupiter und Saturn sind etwa zehn Mal so groß wie die Erde, deshalb nennt man sie auch die
Gasriesen.
Und schließlich gibt es noch Asteroiden, Kometen und Staubwolken, die auch um die Sonne kreisen. Die Anziehungskraft der Sonne hält alle diese Himmelskörper zusammen und zwingt sie, wie an einer langen
Leine im Kreis zu fliegen. Alles zusammen nennt man das Sonnensystem. Auch die Monde gehören dazu – aber sie werden von der Anziehungskraft der Planeten festgehalten.
Aber warum hat die Sonne überhaupt Planeten? Das
hängt damit zusammen, wie die Sonne entstanden ist: Eine Wolke aus Gas und Staub zog sich durch ihre eigene Schwerkraft zusammen und wurde zu einem Stern. Doch nicht alles Material dieser Wolke wurde im Stern „verbaut“ – etwa ein
Prozent blieb übrig. Und als die Sonne dann zu leuchten begann, drückte die Strahlung die restliche Materie wieder nach außen.
Die leichten Gase wurden dabei weit nach außen geschoben, der schwerere Staub und
Gesteinsbrocken blieben in der Nähe der Sonne. Aus diesen Staub- und Gaswolken entstanden im Laufe der Zeit die Planeten. Daher gibt es im Sonnensystem außen die Gasplaneten, weiter innen die Gesteinsplaneten – darunter unsere
Erde – und ganz in der Mitte die Sonne. Sie enthält 99% der Masse des Sonnensystems und hält mit ihrer Schwerkraft alles zusammen.
Warum ist die Erde innen warm?
Unter unseren Füßen brodelt
das flüssige Innere der Erde. Vulkanausbrüche und Geysire zeigen, welche Hitze dort herrscht – im Erdkern über 6000 Grad Celsius. Aber warum ist es in der Erde eigentlich so heiß?
Ein
Großteil der Hitze stammt noch aus den Kindertagen der Erde, als sich Staub und Gesteinsbrocken zu einem Planeten verdichteten. Das Wort „verdichten“ klingt allerdings etwas zu harmlos: In Wirklichkeit muss man sich das
vorstellen, wie viele große Meteoriteneinschläge – jeder Einschlag eine gigantische Explosion, die den jungen Planeten aufheizte und das Material schmolz.
Seitdem ist es etwas ruhiger geworden und die Erde kühlt sich
wieder ab. Das tut sie allerdings äußerst langsam, die Hitze im Erdinneren kann nur sehr langsam in das Weltall entweichen. Heiße Magmaströme im zähen Erdmantel transportieren die Wärme nach oben. Dort bleibt sie unter der
starren Erdkruste wie unter einem Deckel eingeschlossen. Nur langsam gibt das Krustengestein die Wärme ins Weltall ab.
Außerdem wird im Inneren der Erde immer noch Wärme nachproduziert. Das liegt daran, dass die Erde in
ihrem Kern eine Menge radioaktiver Stoffe wie beispielsweise Uran besitzt. Seit der Entstehung unseres Planeten zerfallen sie und geben dabei über einen sehr lange Zeitraum Wärme ab. Dieser „Brennstoff“ reicht noch für viele
Milliarden Jahre.
Der blaue Planet
Vom Weltall
gesehen erscheint die Erdkugel in kräftigem Blau. Das liegt daran, dass die Erde zu knapp drei Vierteln mit Wasser bedeckt ist. Zwar ist Wasser in geringen Mengen durchsichtig, ab einer gewissen Tiefe bekommt es jedoch einen immer
stärkeren Blauschimmer. Weil wir die mächtigen Ozeane blau sehen, wird die Erde auch „der blaue Planet“ genannt. Besonders zutreffend ist der Begriff südlich des Äquators. Denn die Südhalbkugel ist fast vollständig von
Meer bedeckt, weil ein Großteil der Kontinente durch Plattenbewegung nach Norden gewandert ist.
Die gewaltigen Ozeane enthalten fast das gesamte Wasser der Erde. Im Meerwasser ist viel Salz gelöst, darum ist es als Trinkwasser nicht
geeignet. Das wenige Süßwasser der Erde ist vor allem in Gletschern und Eiskappen gefroren. Nur ein winziger Bruchteil des Süßwassers befindet sich im Grundwasser, in Seen und Flüssen oder in der Luft.
Doch der Blick von außen täuscht: Die Erdoberfläche ist zum Großteil von Wasser bedeckt, doch gemessen am
Durchmesser der Erde sind die Meere nur eine hauchdünne Schicht. Daher macht das Wasser nur einen Bruchteil der Erdmasse aus. Zum Vergleich: Wäre die Erde so groß wie ein Basketball, dann würde das gesamte Wasser der Erde in einen
Tischtennisball passen. Und das Trinkwasser wäre im Verhältnis sogar noch kleiner als ein einzelnes Popcorn.