4600 Millionen Jahre vor heute
Zeitalter: Hadaikum
Nach allem was wir wissen, ist die Erde vor 4,6 Milliarden Jahren zusammen mit der Sonne und den anderen Planeten unseres Sonnensystems als glühender Feuerball aus einer Gaswolke entstanden.
Das Universum selbst ist zu diesem Zeitpunkt bereits 9,2 Milliarden Jahre alt. Würde man eine Stelle markieren, die den Beginn von Raum und Zeit darstellt, läge diese etwa 2,2 km vor diesem Schild.
Irgendwo auf dem Weg zum nächsten Schild setzt die chemische Evolution ein. Darunter versteht man die abiotische Bildung größerer Moleküle aus den Bestandteilen der Ursuppe. Am nächsten Schild geht sie in die biologische Evolution über. Dort, in nur 122 Metern Entfernung, beginnt die Entwicklung des Lebens – die Evolution.
Bereits 500 Millionen Jahre nach der Entstehung unseres Sonnensystems sind erste Spuren von Leben auf der Erde nachweisbar. Dies lässt vermuten, dass unter geeigneten Bedingungen die Entstehung von Leben nicht so unwahrscheinlich ist, wie lange Zeit angenommen wurde.
Die Erde ist extrem heiß. Nach Abklingen des Meteoritenbombardements kühlt sie soweit ab, dass eine dünne Kruste entsteht. Durch Vulkanismus und Ausgasungen bildet sich eine erste Atmosphäre, noch ohne Sauerstoff. Etwas flüssiges Wasser kondensiert aus ausgasendem Wasserdampf.
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Dem aktuellen Stand der Wissenschaft zufolge ist das Weltall etwa 13,8 Milliarden Jahre (also 13 800 Millionen Jahre) alt. Im Moment des Urknalls entstanden die Zeit, der Raum und die Materie und begannen, sich auszudehnen. Die Expansion dauert noch heute an.
Das Grundmaterial aller Materie entstand in Bruchteilen der ersten Sekunde nach dem Urknall: Elementarteilchen fusionierten zu Protonen und Neutronen, den Bestandteilen der ersten Atomkerne. Nach etwa 300 000 Jahren hatte sich das Universum soweit abgekühlt, dass sich erste stabile Atome bilden konnten. Ein Gemisch aus Wasserstoff, Deuterium und Helium füllte das gesamte Universum. Unregelmäßige Verdichtungen dieser Gasmassen bildeten die Kondensationskeime für die Entstehung von Sternen.
Unser Sonnensystem
Aus einer solchen Verdichtung von Staub, Gas und Eis entstand vor etwa 4,6 Milliarden Jahren unsere Sonne. Umkreist wurde sie von einer riesigen Scheibe von Materie, in der sich Millionen Brocken verdichteten, die durch Kollisionen miteinander verschmolzen und durch Gravitation kleinere Brocken anzogen und in sich aufnahmen.
Protoplanetare Scheibe um einen jungen Stern. (Quelle: NASA, auf https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Protoplanetary_disk.jpg)
Einige dieser so entstandenen Asteroiden kollidierten und bildeten die Vorläufer der Planeten, unter anderem den Protoplaneten der Erde. In ihn hineinstürzende Meteoriten und Kometen ließen seine Masse heranwachsen. Durch radioaktiven Zerfall und die bei den Kollisionen freiwerdende Energie entstand große Hitze. Unter Einwirkung dieser Hitze und der Schwerkraft trennte sich vor 4,4 Milliarden Jahren der metallische (eisenhaltige) Erdkern vom (silikathaltigen) Erdmantel.
Im Rahmen der letzten großen Kollision der entstehenden Erde (nach einer griechischen Göttin Gaia genannt) mit einem etwa marsgroßen Körper (dieser wurde Theia genannt) ist übrigens der Mond (Luna) entstanden – aus Material, dass beim Aufprall des Himmelskörpers aus der Erde herausgerissen und emporgeschleudert wurde.
Etwa 10000 Jahre nach diesem Ereignis hatte der Mond seine heutige Masse und Form erreicht. Er umkreiste die Erde zunächst in einer recht nahen Umlaufbahn (Radius ca. 60 000 km), und die dadurch hervorgerufenen sehr großen Gezeitenkräfte deformierten beide Himmelskörper eiförmig. Starke Reibungskräfte in den flüssigen Gesteinen verlangsamten die Rotation beider Himmelskörper und veränderten den Drehimpuls des Mondes, so dass sich sein Bahnradius nach und nach vergrößerte (heute ca. 380 000 km).
Abkühlung der Erdoberfläche, Entstehung der Atmosphäre
Innerhalb weniger Millionen Jahre nach dieser großen Kollision verfestigte sich der Erdmantel von innen nach außen. Über dem noch plastischen Material bildete sich die zunächst noch dünne Erdkruste, die jedoch durch Einschläge teils planetengroßer Meteorite und Vulkanausbrüche immer wieder aufgerissen wurde.
Durch die wachsende Schwerkraft wurden aus dem Inneren der Erde ausströmende Gase und Wasserdampf als Uratmosphäre festgehalten. Der Wasserdampf stammte vermutlich überwiegend von wasserreichen Asteroiden aus den äußeren Bereichen des Asteroidengürtels. Neben Wasserdampf (80%) enthielt die Uratmosphäre vor allem Kohlendioxid (20%), Schwefelwasserstoff, Methan und Ammoniak.
Nach Abkühlung unter den Siedepunkt des Wassers setzten Dauerregenfälle ein. Regen und Flüsse wuschen Mineralien aus der Erdkruste aus, die gelösten Stoffe sammelten sich in den entstehenden Ozeanen. UV- und radioaktive Strahlung sowie Blitze führten zur Entstehung von Radikalen und Ionen in der Atmosphäre, die ebenfalls in die Ozeane gelangten und dort, zusammen mit den bereits vorhandenen Mineralien und Molekülen (wie CH4, NH4, H2O, CO2 und H2S), die Ursuppe bildeten.
Die Erdoberfläche war aufgrund der damals noch schwachen, jungen Sonne eher kühl. Die Atmosphäre war sauerstofffrei und dementsprechend nicht von einer Ozonschicht umgeben.
Innerer Aufbau der Erde heute.
Schichtenbenennung nach chemischer Zusammensetzung:
1 Erdkruste,
2 Erdmantel,
3 Erdkern (3a äußerer Erdkern, 3b innerer Erdkern)
Schichtenbenennung nach mechanischen Eigenschaften:
4 Lithosphäre,
5 Asthenosphäre
6 äußerer Erdkern,
7 innerer Erdkern.
(Quelle: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Earth-cutaway-schematic-numbered.svg?uselang=de).
Bildung erster Moleküle
UV-Strahlen gelangten ungehindert zur Erdoberfläche. Gemeinsam mit elektrischen Entladungen lieferten sie die Energie für die Bildung erster größerer Moleküle aus den Bestandteilen der Ursuppe. Dies geschah vermutlich im Schutz kleiner Hohlräume von Gesteinen im Gezeitensaum der damaligen Ozeane. Zu diesen ersten abiotisch entstandenen Molekülen zählten unter anderem viele Aminosäuren (die Bestandteile von Proteinen) und Porphyrine (Bestandteile von Hämoglobin und Chlorophyll). Weitere chemische Reaktionen führten zur Entstehung von Zuckern und jenen Basen, die noch heute als wichtige Bestandteile von Nukleinsäuren an der Kodierung der Erbinformation beteiligt sind. Diese Prozesse bezeichnet man als chemische Evolution. Aus diesen Molekülen entstanden, noch auf abiotische Weise, Makromoleküle wie Proteine und vermutlich auch kleine Nukleinsäuren (RNAs).
Der Beginn der biologischen Evolution fand vermutlich vor etwa 4,1 Milliarden Jahren statt, also nur etwa 500 Millionen Jahre nach der Entstehung der Erde. Aus dieser Zeit sind erste Spuren von Leben auf der Erde nachweisbar. [MM]
Erdzeitalter und ihre Zeitdauer im Überblick (nach Wikipedia).