In ihren jungen Jahren war die Sonne wesentlich aktiver als heute. Fast täglich gab es gewaltige Eruptionen. Davon könnte die Erde in mehrfacher Hinsicht profitiert haben.
Immer wieder entlädt sich die in Magnetfeldern gespeicherte Energie der Sonne in gewaltigen Eruptionen. Diese können auf der Erde ziemlich unangenehme Folgen haben. Im schlimmsten Fall droht der globale Ausfall von Kommunikations- und Energieversorgungssystemen.
Allerdings könnten Sonneneruptionen in der Vergangenheit auch ihre guten Seiten gehabt haben. Das behaupten zumindest Forscher vom Goddard Space Flight Center der Nasa in Maryland. In der Zeitschrift «Nature Geoscience» legen sie dar, dass heftige Sonneneruptionen vor vier Milliarden Jahren chemische Reaktionen in der Erdatmosphäre angestossen haben könnten, die die Entstehung des Lebens begünstigten.¹
Ein reaktionsträges Molekül
Die irdische Atmosphäre bestand damals vornehmlich aus Stickstoff (N2), Kohlendioxid (CO2) und kleinen Mengen Methan (CH4). Das Interesse der Forscher gilt vor allem dem Stickstoff, einem wichtigen Bestandteil vieler Biomoleküle. In seiner molekularen Form ist Stickstoff ziemlich reaktionsträge. Damit er mit anderen Molekülen reagieren kann, muss er durch die Zufuhr von Energie aktiviert werden.
Hier kommen die Sonneneruptionen ins Spiel. Aus der Beobachtung von jungen Sternen kann man ableiten, dass auf der Sonne vor vier Milliarden Jahren noch heftigere Eruptionen als heute an der Tagesordnung gewesen sein müssen. Viele dieser Eruptionen wurden von sogenannten koronalen Massenauswürfen begleitet.
Zusammen mit starken Magnetfeldern wurden dabei gewaltige Mengen Sonnenplasma in den Weltraum geschleudert. Die Gruppe um William Danchi hat nun simuliert, was passiert, wenn ein magnetischer Sturm auf die Erde trifft, der ähnlich stark ist wie das sogenannte Carrington-Ereignis aus dem Jahr 1859. Dabei handelt es sich um den stärksten Sonnensturm, der bisher auf der Erde registriert wurde (Forscher: Nur 12 Stunden – Sonnensturm-Schutzmaßnahmen mangelhaft (Video)).
Die Simulation zeigt, dass das Magnetfeld der Erde von solch einem Sonnensturm ziemlich zerzaust wird. Auf der der Sonne zugewandten Seite werden die Magnetfeldlinien zusammengequetscht. An den Polen öffnet sich hingegen eine breite Lücke im Feld, durch die hochenergetische Teilchen von der Sonne ungehindert in die Erdatmosphäre vordringen können. Mit einer weiteren Simulation untersuchten die Forscher, welchen Einfluss das auf die Atmosphäre der jungen Erde hatte.
Das Ergebnis: Durch die hochenergetischen Teilchen und das UV-Licht wird eine Reaktionskaskade in Gang gesetzt, bei der unter anderem Lachgas (N2O) und Cyanwasserstoff (HCN) entstehen. Da die heftigen Sonneneruptionen damals praktisch im Tagesrhythmus aufeinander folgten, konnten sich in der Erdatmosphäre beträchtliche Mengen dieser stickstoffhaltigen Moleküle ansammeln (Kann zu wenig Sonnenlicht womöglich die Lebensdauer verkürzen?).
Zwei Fliegen mit einer Klappe
Beide Moleküle könnten laut den Forschern eine wichtige Rolle auf der jungen Erde gespielt haben. So gilt Cyanwasserstoff als wichtige Vorläufersubstanz für die Synthese von Aminosäuren, den Bausteinen der Proteine. Lachgas wiederum ist ein potentes Treibhausgas. Damit liesse sich möglicherweise erklären, warum es auf der Erde vor vier Milliarden Jahren bereits flüssiges Wasser gegeben hat, in dem sich Leben entwickeln konnte.
Eigentlich hätte das Wasser der Ozeane damals gefroren sein müssen. Denn die Sonne besass damals erst 70 Prozent ihrer heutigen Leuchtkraft. Für dieses Paradoxon der schwachen jungen Sonne sind in der Vergangenheit die unterschiedlichsten Erklärungen vorgeschlagen worden (Sonnenbrillen und die Zirbeldrüse – Sinnvoll oder schädlich? (Videos)).
Für die Erklärung von Danchi und seinen Mitarbeitern spricht, dass Lachgas und Cyanwasserstoff Produkte der gleichen Reaktionskette sind. Damit werden gewissermassen zwei Fliegen mit einer Klappe geschlagen.
Für die Entstehung des Lebens sei Cyanwasserstoff unerlässlich gewesen, sagt John Sutherland von der University of Cambridge in England, der auf dem Gebiet der präbiotischen Chemie forscht. Bisher sei man davon ausgegangen, dass dieser beim Einschlag von kohlenstoffreichen Meteoriten erzeugt wurde oder durch Kometen zur Erde gebracht wurde.
Danchi und seine Mitarbeiter hätten nun einen weiteren Weg aufgezeigt, der extrem wichtig gewesen sein könnte. Indem man junge Sterne untersuche, so Sutherland, könne man einen guten Eindruck davon gewinnen, wie stürmisch unsere Sonne damals gewesen sei.
¹ Nature Geoscience, Online-Publikation vom 23. 5. 2016.
Quellen: PublicDomain/nzz.ch/msn.com am 24.05.2016
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