Die ferne Zukunft der Erde

Die Frage nach der fernen Zukunft der Erde ist für die heutige Menschheit nur in einem Sinn relevant: Sie hilft uns, die Anzahl ausserirdischer Zivilsationen abzuschäten. Wenn wir wissen, wie lange die Erde bewohnbar bleiben wird, wissen wir auch, welchen Teil ihrer Existenz sie "höheres Leben" und / oder intelligente Zivilisationen aufweisen kann. Allerdings muss das Ende des "höheren Lebens" auf der Erde nicht das Ende des Lebens im Sonnensystem bedeuten: Kurz vor dem Ende der Sonne kommt nochmals eine Zeit, in der die Sonne für fast 2 Milliarden Jahre konstante Wärme spendet, so dass auf den Monden der Gasriesen das Leben neu erblühen könnte.

Doch zurück zur Erde - wie geht es mit ihr weiter? In etwa 10000 Jahren endet die gegenwärtige Zwischeneiszeit - daran kann auch die gegenwärtige künstliche Klimaerwärmung nicht viel ändern. Die Erde kehrt zurück in den Eiszeitzustand, wie er für die letzten 2.5 Millionen Jahre typisch war, und nur gelegentlich von Zwischeneiszeiten unterbrochen wurde. Ãœber Nordamerika, Skandinavien und Tibet werden gewaltige Eisschilde wachsen, der Meeresspiegel wird weltweit um etwa 130 Meter sinken und die Abfälle der menschlichen Zivilisation, die in den Küstenregionen abgelagert wurden, freigeben. Auch die Gletscher der Alpen werden wieder wachsen und das Gebiet der Schweiz beinahe komplett bedecken. Und irgendwann, vielleicht in rund 100000 Jahren, wird die Erde wieder aus der Eiszeit auftauen, und die nächste Zwischeneiszeit wird beginnen, in einer Welt, die nur noch schwache Spuren menschlicher Existenz zeigt.

Das Eiszeitalter wird andauern, vermutlich so lange, bis die hohen Gebirge, die in den letzten 20 Millionen Jahren weltweit aufgetürmt wurden, abgetragen sind - dies wird nochmals etwa 20 bis 40 Millionen Jahre beanspruchen. In dieser Zeit werden sich die Kontinente weiterbewegen: Afrika wird von Süden her das Mittelmeer langsam schliessen, die beiden Amerikas werden noch für fast 50 Millionen Jahre nach Westen wandern, bevor sich ihre Bewegung umkehrt: Vor der Ostküste Nord- und Südamerikas werden sich Tiefseegräben bilden, und ein mächtiges vulkanisches Gebirge wird sich dort auftürmen, wo heute Boston, New York, Washington, Sao Paulo, Rio de Janeiro oder Buenos Aires befinden. Australien wird in dieser Zeit weiter nach Norden wandern, dabei erst die östlichen Inseln Indonesiens, dann auch die Philipinen und schliesslich Japan vor sich auftürmen - in spätestens 100 Millionen Jahren kollidiert Australien mit dem Ostzipfel von Sibiren und türmt dort ein gewaltiges Gebirge, ähnlich dem heutigen Himalaya auf. Der Ostteil Afrikas wird schon lange vorher, vermutlich bereits in 10 bis 20 Millionen Jahren, abbrechen und seinen Weg über den indischen Ozean suchen. Die Antarktis wird entlang ihrer Mitte zerbrechen und hinter Australien her nach Norden wandern. In etwa 100 Millionen Jahren, gleichzeitig mit der Kollision Australiens mit Sibirien, werden die beiden Amerikas ihre Ostbewegung mit einer mächtigen Kollision mit Eurasien und Afrika beenden. Entlang der Nahtstelle wird sich ein gewaltiges Gebirge bilden, und die Erde wird - einmal mehr - einen "Superkontinentszyklus" beendet haben: Es gibt nur noch eine einzige, grosse Landmasse: Pangäa Ultima.

Auf dieser Landmasse herrschen trockene, kalte Verhältnisse: die hohen Gebirge im Osten Sibirens und entlang der Nahtstelle zwischen den Amerikas und den restlichen Kontinenten verwittern und ziehen dabei Kohlendioxid aus der Atmosphäre: das vermutlich letzte Eiszeitalter. Denn die Sonne ist heisser geworden in diesen 100 Millionen Jahren. Sie strahlt nun heller, ihre Oberfläche ist heisser und ihr Durchmesser grösser geworden. Immer bringen heftige Sonnenstürme die Erdatmosphäre zum leuchten. Der Mond hat sich noch etwas weiter von der Erde entfernt, und ein Tag auf der Erde dauert nun knapp 24.5 Stunden.

In etwa 200 Millionen Jahren ist Pangäa Ultima wieder in verschiedene kleinere Bruchstücke zerbrochen. Das Klima ist heiss und feucht, und der Himmel ist von einer wesentlich dichteren Wolkendecke als heute bedeckt, da die heissere Sonne mehr Wasser zum Verdampfen bringt. Auch wenn es noch nicht sichbar ist, die Erde stirbt: sie verliert ihr Wasser an den Weltraum - langsam zwar, aber deutlich schneller, als es von ihren immer selteneren Vulkanen nachgeliefert werden kann. Das Ökosystem der Erde hat den Kohlendioxidgehalt der Erdatmosphäre auf so niedrige Werte getrieben, dass die meisten der heutigen Pflanzen nicht mehr überleben können: Das grosse Sterben an Land beginnt. Zuerst sterben die C3-Pflanzen (die auf höhere Kohlendioxid-Werte angewiesen sind) aus, dann auch die C4-Pflanzen wie Gräser aus. Ohne Pflanzen verlieren ganze Gruppen von Landtieren ihre Nahrung - die Biodiversität an Land nimmt drastisch ab, die Kontinente werden braun und trocken. Da aufgrund der deutlich verlangsamten Plattentektonik ohnehin nur noch wenige Gebirge gebildet werden, und jetzt, mit dem Verschwinden der Landpflanzen, die Erosion zunimmt, werden die Kontinente zunehmend flacher und kleiner. Im Meer hingegen ist das Leben noch vielfältig und komplex.

In etwa 500 Millionen Jahren nimmt die Temperatur der Erdatmosphäre weiter zu - der Himmel ist jetzt komplett von Wolken bedeckt, und die Ozeane haben einen spürbaren Teil ihres Volumens verloren. Der Sauerstoffgehalt der Luft ist mit dem Ende der Pflanzen zusammengebrochen, und das Leben im Wasser, das von gelöstem Sauerstoff abhängt, leidet darunter. Auch im Wasser verschwindet die Biodiversität zunehmend. An Land ist der Vulkanismus in eine andere Phase eingetreten: Da die Wärme der Erde nicht mehr über den zunehmend stockenden Prozess der Plattentektonik abgebaut werden kann, wird sie in kurzen, aber dafür umso verheerenderen Vulkansausbrüchen freigesetzt: Diese bedecken viele Millionen Quadratkilomter mit Lava, setzen grosse Mengen an Kohlendioxid, Wasserdampf und schwefligen Gasen frei - die Atmosphäre wird heisser, dichter und schwefliger. Ein Tag auf der Erde dauert nun etwas über 26 Stunden.

In 1.1 Milliarden Jahren ist die Erde nicht mehr wiederzuerkennen: Die Sonne brennt heiss durch eine dichte Wolkendecke: sie ist nun 10% heller als heute. Die Ozeane, die der Erde geblieben sind, verdampfen nun sehr schnell: Der zusätzliche Wasserdampf in der Erdatmosphäre sorgt für einen zusätzlichen Treibhauseffekt, der für noch höhere Temperaturen sorgt, die wiederum den Ozean noch schneller verdampfen lassen: In kürzester Zeit verschwinden die letzten Ozeane der Erde: Wo sie einst Meeresbecken bedeckten, liegen nun gewaltige, von salzigen Krusten bedeckte Basaltebenen. Die Oberflächentemperatur beträgt über 200 °, und das letzte Leben der Erde findet sich in der Hochatmosphäre. Gewaltige Wolkentürme ragen viele dutzend Kilometer hoch. Die Erde dreht sich einmal in knapp 30 Stunden um sich selbst.

In 4.5 Milliarden Jahren ist die Erde nicht mehr von der Venus von heute zu unterscheiden: Eine drückende Kohlendioxidatmosphäre, Schwefelsäureregen, eine Oberflächentemperatur von fast 500 Grad. Die Sonne brennt mit fast 40% heller als heute auf die weisse, wolkenverhüllte Kugel. Alles Leben, das bis zu diesem Zeitpunkt überlebt hat, stirbt. Die Sonne weist nun sehr starke Sonnenwinde auf: Das verschwindende Magnetfeld der Erde sorgt noch für letzte, spektakuläre Nordlichter.

In 6.4 Milliarden Jahren wird im Kern der Sonne der letzte Wasserstoff verbrannt: dies führt dazu, dass die Sonne sich in einen sogenannten Unterriesenstern verwandelt. Ihre Helligkeit nimmt zu (sie ist nun etwa 2.2 mal so hell wie heute), und ihr Durchmesser wächst etwas, auf den etwa 1.5fachen Durchmesser, verglichen mit heute. Auf der Erde gibt es nun kein Magnetfeld mehr, und die heisse Atmosphäre wird nun immer schneller an den Weltraum verloren. Der Druck und die Dichte der Atmosphäre sinken, und zum ersten Mal seit Jahrmilliarden sind in der Nacht wieder die Sterne zu sehen. Ein Tag auf der Erde dauert nun etwa eine Woche. Von der Tagseite aus steht die Sonne als gewaltiger, orangener Feuerball am fast schwarzen Himmel.

In 7.1 Milliarden Jahren verändert sich die Sonne plötzlich drastisch: Sie wächst und wird dabei immer röter - starke Sonnenwinde reissen Teile ihrer Hülle ins All, sie verliert dabei rund 28% ihrer Masse. Die Bahnen der Planeten weiten sich in der Folge auf, die Venus wandert an den Platz, an dem sich heute die Erde befindet, und die Erde kommt in die Region, in der sich heute der Mars um die Sonne bewegt (während dieser zu einem noch weiter entfernten Orbit flieht). Doch das rettet die Erde nicht vor der Hitze: Die nun fast völlig atmosphärenlose Erde ist wüst und leer wie der Mond. Dieser braucht nun deutlich länger, um die Erde einmal zu umrunden, und wenn Sonnenfinsternisse auftreten, dann zieht der Mond als dunkles Scheibchen vor der nun riesigen, roten Sonne durch.

In 7.7 Milliarden Jahren ist die Sonne endgültig zum Roten Riesen geworden: sie hat nun den 166fachen Durchmesser und die 2350fache Leuchtkraft, verglichen mit heute - aus grosser Entfernung hat sie eine tiefrote Farbe, wie etwa die Sterne Arktur, Antares oder Beteigeuze heute: Doch von der Erde aus wäre dies für menschliche Augen nicht sichbar: hier, wo alles so heiss geworden ist, dass die Gesteine der Oberfläche sich beginnen zu verflüssigen, ist nichts mehr übrig, was zu sehen sich lohnen würde - alles ist in blendendes Weiss getaucht: Ein Mensch, der es wagen würde, die Erde sehen zu wollen, würde sofort erblinden. Merkur wird währenddessen von der wachsenden Sonne zerstört, und die Bremsung des Mondes durch die wachsende Sonnenatmosphäre führt dazu, dass er wieder näher an die Erde heran rückt.

In "the life and death of planet Earth" untersuchen die Autoren Ward und Brownlee nicht nur die ferne Zukunft der Erde, sondern sie nutzen diese spannende Geschichte, um den Leser in die Erdgeschichte und die komplexen Zusammenhänge zwischen Geo- und Biosphäre einzuführen.

Darauf folgen kurze Pulse extremer Strahlung, und die Sonne findet danach in eine stabilere, kühle Phase zurück: Doch diese ist nur von kurzer Dauer: Nach 100 Millionen Jahren wächst sie wieder mit voller Macht. Neue Sternwinde setzen ein und entreissen ihr nochmals gut 18% ihrer Masse. Ihre gewaltige Atmosphäre dehnt sich weit über die Bahnen von Venus und Erde aus: Der Mond wird weiter gebremst und stösst schliesslich mit der Erde zusammen: Diese gewaltige Kollision schmilzt praktisch die ganze Erde nochmals auf: Was immer übrig geblieben war von den Zeiten, in denen es noch Leben auf dem einst blauen Planeten gab, verschwindet nun unter kilometerhohen Bergen aus glutflüssiger Lava. Zeitweilig bildet sich ein Ring um den glühenden Planeten, und ein Meteoritenschauer aus Gesteinen von der Erde prasselt auf die Nachbarplaneten Venus und Mars nieder.

Dann, gut 7.8 Milliarden Jahre in der Zukunft, kommt das Ende: Die Sonne wirft in vier gewaltigen Pulsen, die etwa 100000 Jahre auseinander liegen, ihre äusseren Hüllen ab. Für Beobachter in fernen Sternsystemen bilden die abgeworfenen Hüllen der Sonne nun für etwa 10000 Jahre einen schönen, "planetaren" Nebel. Der Kern der Sonne bildet nun einen Weissen Zwergstern, der nicht mehr in der Lage ist, neues Material zu fusionieren: Er leuchtet nur noch, weil er eine Temperatur von über 100000 Grad aufweist, die nun im Verlauf der kommenden Jahrmilliarden langsam abnimmt. Der Weisse Zwerg hat nur etwa die Hälfte der Masse der heutigen Sonne und etwa die Grösse der Erde von heute. Die Erde hat ihre endgültige Bahn in einer Entfernung von rund 1.85 Astronomischen Einheiten gefunden. Sie erstarrt als dunkle, tote Gesteinskugel in der ewigen Kälte des Weltraums.

Die Natur, könnte man meinen, ist unerbittlich: sie kennt keine Happy Ends.