War die junge Sonne gar nicht so schwach?
Gesteine auf dem Mars könnten das Rätsel lösen, wodurch es auf der jungen Erde wohnlich warm wurde.
Auch die Sonne war einmal jung, und da strahlte sie schwächer als heute. Das ist bei allen Sternen so, die sich selbst verbrennen: Erst wenn ein Teil ihres Wasserstoffs in Kernfusion zu Helium wird, werden sie dichter und heißer. Deshalb hatte die Sonne im Archaikum – vor 3,8 bis 2,5 Milliarden Jahren – nur 75 Prozent ihrer heutigen Kraft. Und die Erde hätte 26 Grad kälter gewesen sein müssen als heute und damit durchgefroren.
Aber sie hatte flüssiges Wasser und in ihm Leben. Das fiel 1972 den Astronomen Carl Sagan und George Mullen auf, sie nannten es „faint young sun paradox“und sahen die Lösung in Treibhausgasen in der Atmosphäre. Sie setzten auf Ammoniak (NH3), aber dieser ist photochemisch anfällig, auch schwache Sonnenstrahlung hätte ihn zersetzt. Später wurden andere Gase ins Spiel gebracht, CO2 etwa. Aber von diesem hätte die Atmosphäre zu 30 Prozent gefüllt sein müssen – heute sind es um die 0,04 Prozent –, und 2010 zeigte Minik Rosing (Kopenhagen) an 3,8 Milliarden Jahre altem Gestein aus Grönland – bzw. am Verhältnis von Magnetit und Siderit darin –, dass die CO2-Gehalte maximal ein Prozent betrugen.
Stattdessen hatte Rosing eine andere Idee: Die Wärme sei nicht von Treibhausgasen gekommen, sondern von der Albedo, diese ist das Maß dafür, wie viel Sonnenlicht zurückgestrahlt wird: Sie sei geringer gewesen, weil auf der frühen Erde die Ozeane größer waren und mit ihrer dunklen Farbe mehr Energie aufnahmen. Aber dazu hätte es erst einmal warm genug sein müssen für flüssiges Wasser!
So fand Rosing wenig Zustimmung, man kam auf Treibhausgase zurück, in einer besonderen Variante: Es habe gar nicht so viel gebraucht, weil die frühe Atmosphäre so dicht gewesen sei, dass die Gase mehr Wärme zurückgehalten hätten. Aber Colin Goldblatt (Nasa) hatte die ingeniöse Idee, Regentropfen auf der frühen Erde – archiviert in erkaltender Lava – mit heutigen zu vergleichen: Der Luftdruck war zu Beginn kaum höher.
Nun kommt der nächste Anlauf: Die frühe Sonne wäre dann überhaupt nicht schwach gewesen, wenn sie gleich nach ihrer Entstehung etwa fünf Prozent ihrer Masse abgeworfen hätte, mit dem Sonnenwind. Wie und wo soll man das testen? An den Sedimenten der frühen Planeten: In ihrer jährlichen Dicke ist die Nähe zur Sonne archiviert, und die Nähe zur Sonne hängt auch an deren Masse. Lanciert hat die Idee Christopher Spalding (Caltech), er will sie auch testen, an Sedimenten auf dem Mars. Auf der Erde sind sie längst durch die Plattentektonik verschwunden, aber der Mars hat keine, und am geplanten Landeplatz des nächsten Mars Rovers – 2020 – könnte es solche Gesteine geben ( ScienceNow 3. 12.).
Sollte auch das nicht die Lösung sein, bleibt schon noch Zeit, die Sonne altert langsam: Erst in etwa fünf Milliarden Jahren wird sie sterben.