War die Erde schon einmal eisfrei?

War die Erde schon einmal eisfrei? Ja, in mehreren Phasen

War die Erde schon einmal eisfrei? Diese Frage führt tief in die Klimageschichte unseres Planeten. Die Antwort liefert wichtige Erkenntnisse über extreme Klimabedingungen in der Vergangenheit. Lesen Sie weiter, um zu erfahren, wann und unter welchen Umständen die Erde eisfrei war.

War die Erde schon einmal eisfrei?

Die kurze Antwort lautet: Ja, und das sogar für den weitaus größten Teil ihrer Existenz. Tatsächlich war unser Planet während etwa 70 % der letzten 500 Millionen Jahre komplett eisfrei ^[1] - ein Zustand, den Geologen als Greenhouse Earth (Treibhaus-Erde) bezeichnen. Dass wir heute permanente Eiskappen an den Polen haben, ist erdgeschichtlich betrachtet eher die Ausnahme als die Regel. Aber es gibt einen Haken, den viele bei dieser Betrachtung übersehen, und ich werde im Abschnitt über das PETM-Ereignis weiter unten erklären, warum diese historische Hitze so gefährlich war.

In den vergangenen 4,5 Milliarden Jahren wechselte die Erde immer wieder zwischen extremen Klimazuständen. Wir leben derzeit in einem Eishaus-Stadium, das vor etwa 34 Millionen Jahren begann. Davor war die Welt jedoch über riesige Zeitspannen hinweg ein Ort, an dem Frost und Schnee völlig unbekannte Phänomene waren. Die Pole waren damals nicht von weißem Eis bedeckt, sondern von üppigen grünen Wäldern bewachsen. Es ist schwer vorstellbar, aber Krokodile schwammen einst in Gewässern, die heute unter kilometerdickem Eis begraben liegen.

Die Ära der Dinosaurier: Ein Planet ohne Frost

Während des Mesozoikums, also dem Zeitalter der Dinosaurier vor etwa 252 bis 66 Millionen Jahren, herrschte auf der Erde ein Klima, das wir heute als extrem bezeichnen würden. Viele Geologen untersuchten die Frage: war die Erde im Mesozoikum eisfrei? Die CO2-Konzentration in der Atmosphäre lag damals bei über 1.000 ppm (parts per million), was etwa das Doppelte bis Vierfache der heutigen Werte ist. Dies ^[2] führte zu einer globalen Durchschnittstemperatur, die etwa 10 Grad Celsius höher lag als in der vorindustriellen Zeit. Ein ^[3] Schock für unser heutiges Verständnis von Wetter.

Ehrlich gesagt, als ich das erste Mal von versteinerten Farnen und Reptilienfossilien in der Antarktis las, dachte ich an einen Fehler in der Datenbank. Die Vorstellung von dichten Wäldern am Südpol wirkt völlig absurd. Doch die geologischen Belege sind eindeutig: Da es keine Eisschilde gab, die das Sonnenlicht zurück ins All reflektierten (der sogenannte Albedo-Effekt), heizte sich der Planet immer weiter auf. Der Meeresspiegel lag in dieser Phase etwa 200 bis 250 Meter höher als heute, ^[4] da nicht nur das Schmelzwasser fehlte, sondern sich das warme Wasser der Ozeane physikalisch ausdehnte.

Das PETM: Wenn das Treibhaus außer Kontrolle gerät

Vor etwa 56 Millionen Jahren ereignete sich das Paleozän-Eozän-Thermalmaximum (PETM), eine ^[5] der schnellsten und intensivsten Erwärmungsphasen der Erdgeschichte. Doch was war das petm eigentlich im Detail? Innerhalb von nur 5.000 bis 20.000 Jahren stieg die globale Temperatur um weitere 5 bis 8 Grad Celsius an. Dies ^[6] geschah durch eine massive Freisetzung von Kohlenstoff in die Atmosphäre - wahrscheinlich durch vulkanische Aktivitäten oder das Schmelzen von Methanhydraten am Meeresboden. Die Ozeane wurden sauer und die Tiefsee fast völlig sauerstofffrei, was zu einem Massensterben mariner Organismen führte.

Hier ist der kritische Punkt, den ich eingangs erwähnte: Das Problem im PETM war nicht die Hitze an sich, sondern die Geschwindigkeit der Veränderung. Viele Arten konnten sich nicht schnell genug anpassen oder in kühlere Regionen abwandern. Selten war ein Klimawandel so zerstörerisch. In meiner Zeit als Geologie-Enthusiast habe ich oft gesehen, wie Menschen die eisfreie Erde als Beweis für die Harmlosigkeit der aktuellen Erwärmung nutzen. Das ist ein Trugschluss. Die Natur braucht Hunderttausende von Jahren, um solche Schocks zu verdauen - Zeit, die wir heute nicht haben.

Schneeball Erde: Das andere Extrem

Bevor wir glauben, Treibhausphasen seien der Normalzustand, müssen wir einen Blick auf die kryogenische Periode vor etwa 720 bis 635 Millionen Jahren werfen. Auch die Frage gab es in der erdgeschichte eisfreie phasen muss im Kontext dieser extremen Vereisung gesehen werden. In dieser Zeit war die Erde vermutlich fast vollständig von Eis bedeckt - ein Phänomen namens Schneeball Erde. Die Temperaturen fielen so tief, dass selbst am Äquator Gletscher bis ins Meer flossen. Das Eis reflektierte so viel Sonnenlicht, dass der Planet in einer Kältefalle gefangen war, aus der er sich nur durch gigantische Vulkanausbrüche befreien konnte.

Es dauerte ewig, bis das Eis schmolz. Aber als es passierte, war der Übergang so gewaltig, dass er die kambrische Explosion des Lebens miterlebt haben könnte. Die Erde wechselte von einem Extrem ins andere. Es war eine wilde Zeit. Wenn man sich diese Zyklen ansieht - und das ist das eigentlich Faszinierende -, erkennt man, wie fragil das Gleichgewicht ist, in dem wir uns heute befinden. Letztlich bleibt die Gewissheit: war die erde schon einmal eisfrei? Ja, aber die Bedingungen waren lebensfeindlich für viele heutige Arten.

Vergleich der Klimazustände der Erde

Greenhouse Earth (Treibhaus)

• Hoch bis sehr hoch, oft über 1.000 ppm
• Keine dauerhaften Eisschilde an den Polen, selbst im Winter eisfrei
• Tropische Wälder und Reptilien bis in polare Breiten möglich
• Sehr hoch, etwa 100 bis 200 Meter über dem heutigen Niveau

Icehouse Earth (Eishaus - Aktueller Zustand)

• Historisch niedrig, meist unter 450 ppm (vorindustriell ca. 280 ppm)
• Permanente Eiskappen an mindestens einem Pol (derzeit beide)
• Klare Klimazonen mit Tundra, Taiga und eisigen Wüsten an den Polen
• Niedrig, da enorme Wassermengen in Gletschern gebunden sind

Die Entdeckung der arktischen Krokodile

Hans, ein erfahrener Paläontologe aus Berlin, suchte auf der Ellesmere-Insel in der hohen Arktis nach Fossilien. Die Region ist heute eine karge Eiswüste, in der die Temperaturen im Winter auf unter minus 40 Grad Celsius fallen. Hans kämpfte tagelang mit eisigen Winden, die seine Ausrüstung fast wegwehten.

Anstatt kleiner arktischer Tiere fand er jedoch Fragmente, die eindeutig zu Champsosauriern gehörten - krokodilähnlichen Reptilien, die zum Überleben warme, frostfreie Gewässer benötigen. Er war frustriert, weil seine ersten Proben beim Transport im gefrorenen Boden zerbrachen.

Er realisierte, dass er tiefer graben musste, in Schichten, die aus dem Eozän stammten. Die Erkenntnis traf ihn wie ein Schlag: Diese Tiere lebten hier nicht trotz der Kälte, sondern weil es damals schlicht keinen Winter gab, wie wir ihn kennen.

Die Analyse bestätigte, dass die Arktis vor 50 Millionen Jahren eine Durchschnittstemperatur von etwa 14 Grad Celsius hatte. Hans bewies damit, dass das heutige Eis nur eine temporäre Decke über einer ehemals subtropischen Landschaft ist.