Die Anfänge unserer Erde

Die Geschichte des "Blauen Planeten" beginnt in einer Zeit jenseits unserer Vorstellungskraft in der Unendlichkeit des Weltalls. Nach der gängigen wissenschaftliche Theorie vom "Urknall" war eine Explosion im Weltall der Ursprung des Universums, das wir heute kennen. Wissenschaftler hatten herausgefunden, dass sich die Galaxien voneinander entfernten und daraus geschlossen, dass sich das Universum ausdehnt. Sie rechneten über Milliarden Jahre zurück und kamen zu dem Ergebnis, dass das ganze Universum vor ungefähr 15 Milliarden Jahren unvorstellbar kompakt, dicht und heiß gewesen muss. Dann explodierte es, Materie wurde in alle Richtungen geschleudert, und auf einmal war das Universum doppelt so groß. Eine Milliarde Jahre später entstanden Galaxien und Sterne, unter ihnen die Milchstraße.

Erdurzeit (vor 4.600-3.800 Millionen Jahren)

Vor knapp 4.600 Millionen Jahren entstand in einem Spiralarm der Milchstraße unser Sonnensystem. Zunächst war die Sonne da und um sie herum Gase, Staub und riesige Mengen von Gesteinsbrocken, die immer wieder miteinander kollidierten und sich vereinigten. Über Millionen von Jahren entstanden so die neun Planeten Merkur, Venus, Erde, Mars, Jupiter, Saturn, Uranus, Neptun und Pluto, ihre Monde und die Asterioden (Asteriodengürtel zwischen Mars und Neptun).

Wissenschaftler schätzen das Alter unserer Erde auf 4.550 Millionen Jahre. In diesem frühen Stadium sprechen sie auch von der "Proto-Erde", also der Vor-Erde, denn noch war sie nicht so, wie wir sie kennen, und noch fehlte unser Mond. Nach Untersuchung der Gesteinsproben vom Mond setzen die Wissenschaftler sein Alter auf 4.500 Millionen Jahre an. Eine gängige Theorie besagt, dass damals ein anderer Himmelskörper namens Theia, ungefähr so groß wie der Mars, auf die Erde zu gerast und mit unvorstellbaren Wucht auf sie eingeschlagen war. Dabei wurden gewaltige Gesteinsmengen abgespalten, aus denen allmählich unser Mond entstand. Die (Proto-)Erde war durch den Einschlag in ihren Grundfesten erschüttert, die Temperatur schnellte auf 5.000° C hoch und auch festes Gestein wurde wieder eingeschmolzen.

Unser "Blauer Planet" war also in den ersten Millionen Jahren seines Bestehens ein riesiger "Feuerball"; Durch die Weltraumkälte kühlte er allmählich ab; Schwermetalle wie Eisen und Nickel sanken in den Erdkern, leichteren stiegen auf und an einigen Stellen bildete sich eine Kruste aus festem Gestein. Darunter blieb eine Schicht aus schmelzflüssigem Gestein, der Erdmantel. Ständig schlugen Meteoriten auf der glutheißen Erde ein und brachten neue chemische Elemente mit. Ungeheure Kräfte wirkten aus dem Erdinneren, so wurde die Erdkruste über Millionen von Jahren immer wieder gefaltet und ungleichmäßig zerbrochen

Das Hadaikum umfasst den Zeitraum von der Entstehung der Erde bis zu den ältesten erhaltenen Gesteinen. Weite Regionen der Erde waren vulkanisch aktiv. Bei Vulkanausbrüchen stiegen Wasserdampf und verschiedene Gase auf; es entstand eine Uratmosphäre aus Wasserdampf, Kohlendioxid, Stickstoff, Methan und Ammoniak. Für die meisten uns bekannten Lebewesen war dies eine lebensfeindliche Welt: kein Sauerstoff, keine Luft zu atmen, kein Ozon, dass vor den ultravioletten Strahlen der Sonne schützte.

Über Millionen von Jahren kühlte die Erde ab. Schließlich war die Temperatur auf unter 100 ° C gesunken, und aus dem Wasserdampf wurde Wasser. Vor etwa 4.200 Millionen Jahren fiel sintflutartiger Regen, vor etwa 4.000 Millionen Jahren entstanden die Urozeane. Mit dem sintflutartigen Regen begann ein geologischer Prozess: Heftige Niederschläge, Wind und Wetter ließen feste Gesteine erodieren; d.h. sie wurde zerbröselt und vom Wasser weggespült, mitgenommen und an anderer Stelle abgelagert (sedimentiert). So entstanden wieder neue Steinablagerungen, und über Millionen von Jahren, neues Land.

Erdfrühzeit - Archaikum und Proterozoikum

Die ältesten Steine bestimmen die Grenze zwischen der Erdurzeit, dem Azoikum und der Erdfrühzeit, dem Archaikum und Proterozoikum. Sie verschiebt sich weiter nach hinten, wenn noch ältere Gesteine gefunden werden. Manchmal liest man schon von Gesteinen, die um die 4.000 Millionen Jahre alt sind. Manche Wissenschaftler trennen auch gar nicht zwischen Hadaikum und Archaikum. Beide Äonen werden auch Azoikum - Zeitraum ohne Leben - genannt.

Archaikum (vor 3.800-2.500 MioJ)

Die ältesten erhaltenen Gesteine, gefunden in Grönland, Südafrika und Australien, sind ca. 3.800-3.500 Millionen Jahre alt. An einige Stellen der Erde kann man sie heute sehen, so in der Isua-Formation bei Nuuk im Südwesten Grönlands, im Barberton Greenstone Belt in Südafrika sowie in Yilgarn und Pilbara in Westaustralien.

Bislang können wir nur Theorien aufstellen, wie die Erde im Archaikum ausgesehen haben mag. Vielleicht war sie eine gigantische Kraterlandschaft aus vulkanischem Gestein, die immer wieder von neuen Vulkanausbrüchen erschüttert wurde. Wissenschaftler nehmen an, dass es nur an einigen wenigen Stellen eine feste Kruste gab, so in Kanada, Grönland und Australien, und dass sie zu jener Zeit dünner war und oft wieder eingeschmolzen wurde. Die Urkontinente (Kratone) sollen vor etwa 3.700 Millionen Jahren entstanden sein. Manchmal liest man schon von Gesteinen, genauer gesagt "Spuren" von Gesteinen, die noch älter, um die 4.000 Millionen Jahre alt sind. Bei Acasta, hoch im Norden Kanadas, wurden fand man einzelne uralte Minerale in neuerem Gestein. Es ist schwierig, sichere Schlüsse zu ziehen, da diese uralten Steine im Laufe der Milliarden von Jahren immer wieder verändert wurden.

Vulkane auf dem Meeresboden erwärmten das Wasser, und im Wasser entstand das Leben. Das sind schlichte Worte für ein Wunder, und bis heute können wir nicht mit Sicherheit sagen, wie das Leben auf der Erde begonnen hat. Für die Wissenschaftler steht fest, dass es schon damals die chemischen Elemente auf der Erde gab, die als "Bausteine des Lebens" gelten: Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff und Stickstoff, dass sie miteinander reagierten und organische Verbindungen bildeten, bald schon Aminosäuren und Proteine - Verbindungen, die für uns heute genauso wichtig sind.

Erste Spuren von Leben

Vor ungefähr 3.500 Millionen gab es erste Spuren von Leben im Meer: die Archaeobakterien, winzig kleine, einzellige Organismen ohne Zellkern (Prokaryoten). Vermutlich lebten diese ersten, winzigen Lebewesen unter extremen Bedingungen am Meeresgrund in der Nähe der "Black Smokers"; das sind Schlote am Boden der Tiefsee, durch die heißes, mineralreiches und daher dunkles Wasser austritt. (Noch heute gibt es Bakterien, die unter ähnlichen Bedingungen in der Tiefsee leben). Aus den Archaeobakterien entwickelten sich Cyanobakterien (Blaualgen). So klein und unbedeutend sie uns heute erscheinen mögen - wir verdanken ihnen unglaublich viel. Diese Bakterien konnten Fotosynthese betreiben, das heißt, sie konnten Kohlendioxid und Wasser mit Hilfe der Sonnenenergie umwandeln in Zucker, andere organische Verbindungen und .. Sauerstoff, die Grundlage unseres Lebens. Cyanobakterien lebten in Gemeinschaft und bildeten ganze Rasen auf dem Boden flacher Gewässer. Sie betrieben Fotosynthese und schieden Kalk aus. Diese Gemeinschaften wurden immer wieder überlagert, und dann wuchsen die Cyanobakterien wieder nach oben hindurch, dem Licht entgegen.

So bildeten sich über Millionen von Jahren kleine Hügel - Stromatholiten, die Leitfossilien des Präkambriums. In manchen Büchern steht, dass es die ersten Stromatholiten vor 3.500 gegeben hat, andere schreiben, dass es die ersten sicher datierten Stromatholiten vor ungefähr 2.000 Millionen Jahren gab. Viele Millionen Jahre betrieben die Cyanobakterien Fotosynthese und setzten dabei Sauerstoff frei, aber er wurde sofort im Meer chemisch gebunden; in die Atmosphäre gelangte er im Archaikum noch nicht. Ein geologisches Zeugnis dafür sind die Bändereisenerze aus jener Zeit. Diese konzentrieren Eisenablagerungen entstanden, wenn große Mengen gelöstes Eisen durch die Flüsse ins Meer gelangt waren und mit dem Sauerstoff im Meer wasserunlösliche chemische Verbindungen bildeten, die schließlich als Bändereisenerze abgelagert wurden. Wäre Sauerstoff in der Atmosphäre gewesen, hätte er gleich mit dem Eisen reagiert, auch hier wäre eine unlösliche Verbindung entstanden und das Eisen wäre nicht ins Meer gelangt.

Zum Ende des Archaikums gab es eine Reihe von Stellen, an denen die Erdkruste fest und stabil war. Nach und nach wurden diese Stellen größer, verschmolzen mit anderen und bildeten nach und nach urzeitliche Kontinentalplatten (Kratone). Der Übergang vom Archaikum zum Proterozoikum ist durch eine grundlegende Veränderung bestimmt: erstmals gelangte freier Sauerstoff in die Atmosphäre!

Proterozoikum (vor 2.500-543 Millionen Jahren)

Dieser Abschitt der Erdgeschichte ist der mit Abstand längste. Zu Beginn des Proterozoikums waren 50-70% der heutigen Kontinentalkruste vorhanden. Die Erdkruste war in eine Anzahl von tektonischen Platten zerbrochen, und diese sind seit jeher in Bewegung, wenn auch nur wenige Zentimeter im Jahr. Dieses Phänomen heißt Kontinentalverschiebung. Über Millionen von Jahren verschmolzen weitere Landmassen, kollidierten, formten Superkontinete und brachen wieder auseinander. Gegen Ende des Proterozoikum bestehen Ur-Kontinente: Gondwana (Antarktis, Afrika, Südamerika, Indien, Australien), Baltica (Nordeuropa), Sibiria und Laurentia (Nordamerika).

Ganz allmählich, über Millionen von Jahren, stieg der Sauerstoffgehalt der Meere, und schließlich gelangte freier Sauerstoff in der Atmosphäre. Offenbar war nicht mehr genug Eisen und Schwefel im Meer, um den durch Fotosynthese der Cyanobakterien entstandenen Sauerstoff sofort chemisch zu binden. Auf dem Festland reagierte eisenhaltiges Gestein mit dem Sauerstoff in der Atmosphäre und färbte sich rostrot, vor ungefähr 2.000 Millionen Jahren entstanden Rotsedimente. An ein Leben in unserem Sinn war aber noch lange nicht zu denken. Nun breiteten sich auf der ganzen Erde Stromatholiten aus und bedeckten weite Teile der damaligen Welt. Auch heute findet man sie noch als "lebende Fossilien", z.B. in der Shark Bay in Australien und im Cortez-See in Mexiko.

Der Sauerstoffgehalt der Atmosphäre stieg vor ca. 2.300-2.200 Millionen Jahren rapide an, erstmals gab es einen geringen Gehalt freien Sauerstoffs in der Atmosphäre. Die Ozonschicht bildete sich.

Vor ungefähr 2.100 Millionen Jahren gab es im Meer die ersten Organismen mit einem echten Zellkern (Eukaryoten). Mit Ausnahme der Bakterien sind alle Organismen Eukaryoten, also auch wir.

Die ersten Vielzeller

Vor 1.500 Millionen Jahren tauchten die ersten mehrzelligen Tiere auf. Man nennt man das Proterozoikum auch Kryptozoikum, der Zeitraum des "verborgenen Lebens". Wir wissen, dass es schon damals einfache, winzige Lebensformen gegeben hat, doch es ist schwierig herauszufinden, wer sie waren und wie sie lebten. Wir lernen über urzeitliche Tiere, indem wir Fossilien untersuchen. Diese Lebewesen hatten jedoch noch keine feste, schützende Schale, die uns hätte erhalten bleiben können.

Schneeball-Erde (vor 850 - 635 MioJ)

Am Ende des Proterozoikums erstarrte die Erde in den vermutlich stärksten Eiszeiten ihrer Geschichte. Das war die Zeit der "Schnellball Erde", und bis heute gibt es keine eindeutige Erklärung, wie es dazu kam.

Ediacara-Fauna

Am Ende des Proterozoikums treffen wir auf die ersten Tiere, die uns ihre Spuren hinterlassen haben. Weiter geht es unter Erste Lebenwesen.