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| Globale Eiszeit |
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| (Millionen Jahre vor heute Zeitachse nach unten) |
Dies wird vermutet für folgende Vereisungen:
- 605 - 585 Ma Varanger-Marinoischen Eiszeiten
- 710 - 680 Ma Sturtische Eiszeit
Trotz der damals um rund 6 Prozent schwächeren Sonneneinstrahlung war es in den 1,5 Milliarden Jahren davor nicht zu Vereisungen gekommen. Spuren deuten jedoch auf eine viel frühere Vereisung hin:
- 2.300 - 2.200 Ma Huronische Eiszeit
Vereisung des Erdballs
Die kontrovers diskutierte Hypothese besagt, dass bei diesen globalen Vereisungen des Päkambriums im Gegensatz zu den bekannteren Eiszeiten des Pleistozäns oder des Perm die Gletscher von den Polen bis in Äquatornähe reichten und auch der Ozean weitgehend zugefroren sein musste.
Die Möglichkeit einer den ganzen Erdball umspannenden Vereisung galt lange Zeit als ausgeschlossen, da die Entwicklung des Lebens damit unterbunden gewesen wäre. Erst die Weiterentwicklung geophysikalischer Methoden und Funde auf dem Grund der Tiefsee lieferten den Schlüssel zur Deutung der Vorgänge in einem Abschnitt des Neoproterozoikums vor 750 bis 580 Millionen Jahren.
Erste Hinweise
Schon die Untersuchungen des australischen Geologen und Antarktisforschers Sir Douglas Mawson in der Flinderskette in South Australia zeigten innerhalb der präkambrischen Formation, dass Ablagerungen eines Flachmeeres unter eiszeitlichen Bedingungen stattgefunden haben mussten. Ähnliche Sedimente wurden auch im südlichen Afrika gefunden. Es blieb jedoch offen, in welchen Breiten die Kontinente damals gelegen waren, ob in Polnähe oder nahe des Äquators.Erste Vermutungen einer weltweiten Vereisung gehen auf Modellrechnungen des russischen Klimatologen Michail Budyko in den 60er Jahren zurück. Für eine Vereisung bis zum Äquator sprachen auch Funde auf neoproterozoischen Gesteinen, die damals vermutlich in Äquatornähne anstanden und Spuren glazialer Erosion (Gletscherschrammen) trugen.
Joseph Kirschvink brachte 1992 das Argument, dass eisenerzreiche Sedimente, die auf das Ende des Neoproterozoikums datiert wurden, aufgrund des Sauerstoffmangels der vereisten Ozeane entstanden sein mussten. Ohne gelösten Sauerstoff kann sich das aus dem Erdmantel austretenden Eisen im Wasser lösen. Kirschvik vermutete, dass mit dem Abtauen der Eismassen der Anteil an gelöstem Sauerstoff in den Ozeanen wieder ansteigen konnte, da wieder eine Verbindung der Wasseroberfläche zur Atmosphäre bestand. Im Zuge dessen fielen große Mengen Eisen aus und lagerte sich in den Sedimenten ab.
Zudem wurde 1998 von Hoffmann und Schrag der relative Mangel an Kohlenstoffisotop C-13 im Vergleich zu Kohlenstoffisotop C-12 in neoproterozoischen Sedimenten als weiterer Hinweis einer vereisten Erde mit nahezu keiner biologischen Aktivität interpretiert. Dies ist auf die bevorzugte Aufnahme von C-12-Isotopen bei biologischer Aktivität zurückzuführen. In Biomasse sind somit mehr C-12-Isotope vorhanden, was bei einer starken Biomasseproduktion zu einer relativen Zunahme von C-13 in anorganischen Kohlenstoffvorkommen (Karbonaten) führt. Da die neoproterozoischen Sedimente (die durch plattentektonische Prozesse an die kontinentalen Schilde angebaut wurden) einen Mangel an C-13 aufweisen, schließen Hoffmann und Schrag daraus auf eine minimale Biomasseproduktion während dieser Zeit, was die Hypothese einer komplett vereisten Erde stützt
Die Möglichkeit der Vereisung der gesamten Erdoberfläche bis zum Äquator wird durch Modelle gestützt, die einen Rückkopplungseffekt vorhersagen, sobald die Eiskappen der Pole über den dreißigsten Breitengrad hinausreichen: Die Reflexion der Sonneneinstrahlung durch die Eismassen (Albedo) wird durch den Einfallswinkel in diesen Breiten so groß, dass eine überproportionale Abkühlung der gesamten Erdoberfläche eintritt. Nur die unteren Schichten der Meere blieben dann durch die Eigenwärme der Erde unvereist.
Die Millionen Jahre lang andauernde Vereisung hätte für die frühen Lebensformen eine große Herausforderung dargestellt. Allerdings hat die Entdeckung der Lebensgemeinschaften an den Schwarzen Rauchern der Tiefsee gezeigt, wie sich das Leben auch im lichtlosen Raum durch chemoautotrophe Archaeen und Schwefelbakterien an heißen hydrothermalen Quellen weiterentwickelt haben könnte. Bestätigt wurde diese Möglichkeit durch Funde von Hydrothermalerzen in rund 535 Millionen Jahre alten Sedimentschichten der Jangtse-Plattform im Südosten Chinas. Diese frühkambrischen Sedimente enthalten fossile Schwefelbakterien, Arthropoden und verschiedene Schalenfossilien, was auf eine präkambrische Entwicklung der Lebewesen in der Tiefsee hinweist.
Rückzug des Eises
Wichtig für die Annahme der Möglichkeit einer globalen Vereisung ist jedoch ein Modell, das den Rückzug des Eises und die Herausbildung der heutigen Lebensformen einschließt. Der Schlüssel für dieses Modell liegt in den Erkenntnissen über die Plattentektonik und dem mit ihr einhergehenden Vulkanismus an den Plattengrenzen. Diese Vulkane konnten durch den Ausstoß von Kohlenstoffdioxid zunehmend die Atmosphäre mit diesem Treibhausgas anreichern. Das Kohlenstoffdioxid hätte mangels freien Oberflächenwassers nicht wie heute in ausreichendem Maße gelöst und in Gesteine (Kalziumkarbonat) und organische Substanzen eingebunden werden können. Über die Jahrmillionen hinweg könnte dies zu einem derartigen Treibhausklima geführt haben, das schließlich das Aufschmelzen des Eises möglich gemacht hätte.
Es wird vermutet, dass sich gerade während und als Folge dieser Eiszeiten mehrzellige Lebewesen (Metazoen) entwickeln konnten, die sich nach dem Ende der Eiszeit im Ediacarium (630 - 542 Ma Jahren) explosionsartig verbreiteten (Ediacara-Fauna).
Der Begriff „Snowball Earth“ wurde von Kirschvink 1992 geprägt, nachdem bereits seit 1964 von (Harland & Rudwick) entsprechende Eiszeiten vermutet worden sind.
Weblinks
Paul F. Hoffman und Daniel P. Schrag: The Snowball Earth. 1999 (engl.)
Literatur
- Gabrielle Walker: Schneeball Erde. BvT, 2005. ISBN 3833301384
Snowball Earth | Tierra bola de nieve | Lumipallo-Maa | Glaciation Varanger | Terra bola de neve | スノーボールアース | Sneeuwbal Aarde | Ziemia-śnieżka | Snježna gruda Zemlja | 雪球地球
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