Fakten über unsere Erde – was kümmert mich die “Wasser-auf-dem-Mars-Geschichte”?

Im Angesicht moderner naturwissenschaftlicher Erkenntnisse tritt mit immer größerer Deutlichkeit hervor, welch geradezu einmalig günstige physikalische, chemische und astronomische Bedingungen auf unserem Heimatplanet Erde herrschen, um uns optimale Wohnbedingungen zu bieten. Anhand einiger ausgewählter Punkte soll dies hier herausgestellt werden:

1. Der richtige Abstand zur Sonne

Wir bewegen uns mit einem Abstand von etwa 150 Millionen Kilometern um unser Zentralgestirn. Bei der gegebenen Licht- und Wärmestrahlung der Sonne führt das zu jenen Temperaturen, wie wir sie auf unserem Planeten vorfinden. Wäre die Sonne heißer, dann wäre der Abstand für geeignete Lebensbedingungen auf der Erde zu klein, wäre sie kühler, dann bräuchten wir für geeignete Lebensbedingungen eine größere Nähe zu unserem Energielieferanten, um genügend Energie zu erhalten. Erst die vorhandene Kombination beider Daten führt dazu, dass in den meisten Gebieten der Erde Temperaturen zwischen 0 und 40 ˚C herrschen, was für die Erhaltung des Lebens optimal ist.

Die Bahn der Erde um die Sonne verläuft nahezu kreisförmig. Denkbar und mit den Keplerschen Gesetzen im Einklang stehend, sind auch lang gestreckte Ellipsen mit der Sonne in einem Brennpunkt. Dabei würde in Sonnennähe eine außerordentliche Temperaturzunahme, in Sonnenferne eine entsprechende Abkühlung entstehen. Jährlich würde man eine kurze heiße­ Periode von z. B. 300 ˚C und eine lange kalte Periode beobachten. Leben auf einer Erde, die sich in lang gestreckter Ellipse um die Sonne bewegt, ist undenkbar.

2. Die richtige Umdrehungsgeschwindigkeit der Erde

Würde die Erde wesentlich langsamer rotieren, dann würden sich extreme Unterschiede des Klimas zwischen Tag-und Nachtseite herausbilden. Auf der Tagseite entstünden infolge der lang andauernden Einstrahlung unerträglich hohe Temperaturen, die zudem eine Austrocknung der Erdoberfläche bewirken würden. Die Nachtseite kühlte dagegen zu stark aus. Schon eine langsamere Umdrehung (z. B. einmal in 48 Stunden) würde bedingen, dass überall auf der Erde sowohl im Sommer als auch im Winter mit Nachtfrost und sehr hohen Mittagstemperaturen zu rechnen wäre. Ein solch schroffer Wechsel der Temperatur wäre – wenn überhaupt – nur für recht kurzlebige Organismen erträglich. Die relativ schnelle Rotation unserer Erde sorgt infolge des kurz aufeinanderfolgenden Wechsels von Tag und Nacht für einen weitgehenden Ausgleich der Temperaturen am gleichen Ort. Eine noch schnellere Erdumdrehung würde zu geringen Temperaturunterschieden zwischen Tag und Nacht führen und damit das Wettergeschehen beträchtlich einschränken. Wegen des Anstiegs der Zentrifugalkräfte wäre außerdem mit einem Gasverlust in den Weltraum zu rechnen.

3. Die richtige Länge des Jahres

Die Länge eines Jahres ist gut abgestimmt auf unsere Lebenszyklen. Die Jahreszeiten haben eine ausgewogene Länge, sodass es zwischen Saat und Ernte eine genügende Wachstumszeit gibt. Andere Beispiele in unserem Planetensystem zeigen uns in diesem Sinne für das Leben unmögliche Zyklen. Könnten Sie sich ein Erdjahr von 84 Jahren wie auf dem Uranus oder von 88 Tagen wie auf dem Merkur vorstellen?

4. Die richtige Neigung der Erdachse

Auch die Neigung der Rotationsachse zur Ebene der Erdbahn um die Sonne ist von Bedeutung. Wissenschaftliche Berechnungen darüber, bei welchem Neigungsgrad ein Maximum der Erdoberfläche lebensfreundliche Bedingungen erhält, führten zu dem Ergebnis, dass dies in dem schmalen Intervall von 23° bis 24° der Fall ist. Ist es nicht bemerkenswert, dass die tatsächliche Neigung gerade 23 ½ Grad beträgt?

Stünde die Erdachse senkrecht auf der Ebene der Umlaufbahn, dann herrschten an einem bestimmten Breitengrad jahraus, jahrein dieselben klimatischen Verhältnisse. Folglich wäre ein großer Teil der Erdoberfläche um den Äquator zu heiß für geeignete Lebensbedingungen. Der Bereich der unbewohnten Kältezonen um die Pole wäre erheblich grösser als der jetzige.

Läge die Rotationsachse der Erde in der Ebene der Erdumlaufbahn, dann wäre auf einem großen Teil der Erdoberfläche ein halbes Jahr lang Tag und auf der entsprechend anderen Seite eine ebenso lange Nacht. Bei dieser Achslage würden sich auf der Tagseite unerträglich heiße und auf der Nachtseite lebensfeindlich kalte Temperaturen einstellen. Nur in Äquatornähe gäbe es einen Wechsel von Tag und Nacht, aber unter extremen Bedingungen.

Bei Uranus und Pluto finden sich solche extremen Achslagen.

5. Die richtige Masse und Grösse der Erde

Diese beiden Werte sind so aufeinander abgestimmt, dass an der Oberfläche eine Anziehungskraft herrscht, die ausreicht, um eine Atmosphäre festzuhalten. Die Schwerkraft des Mondes z. B. reicht nicht aus, um eine Atmosphäre zu binden. Mit einem spezifischen Gewicht von 5,517 g/cm3 besitzt die Erde die dichteste Materie aller Planeten. Wäre sie 20 % kleiner im Durchmesser, so hätte sie bei gleicher mittlerer Dichte nur die halbe Masse. Durch die dadurch erheblich geringere Gravitationskraft würde der größte Teil der Atmosphäre in den Weltraum entweichen, und nur die schwereren Gase wie CO2 und Argon würden zurückbleiben. Bei 25 % vergrößertem Durchmesser würde sich die Erdmasse verdoppeln, der Luftdruck ansteigen und unser Eigengewicht wäre bei gleichem Körperbau um 25 % höher.

6. Die einmalige Zusammensetzung der irdischen Atmosphäre

Mit 21 % besitzt die Erde im Vergleich zu anderen Planeten einen hohen Sauerstoffanteil in der Atmosphäre, der aber eine grundlegende Voraussetzung für höhere Lebensformen ist. Bei noch höherem Sauerstoffgehalt (über 50 %) käme es beim Menschen zur O2-Vergiftung (Schädigung der Lunge, verringerte Herzleistung durch verringertes Herzzeitvolumen, Gehirn- und Nierendurchblutung würden eingeschränkt, Veränderungen an der Netzhaut des Auges), und bei zu geringem Anteil würden die Zellen unzureichend mit Sauerstoff versorgt. Das Gehirn ist besonders empfindlich gegen O2-Mangel.

Neben dem Sauerstoff enthält die Luft 78 % Stickstoff, und nur 1 % entfällt auf alle restlichen atmosphärischen Gase. Betrachtet man die Atmosphären von Venus und Mars, bestehen diese zur Hauptsache (96,4 bzw. 95 %) aus Kohlendioxid. Das ist eine für die Lebewesen – in grösseren Mengen genossen – tödliche Substanz. Hingegen enthält die Erdatmosphäre lediglich 0,03 %. Die Lebensbasis Sauerstoff kommt in den Atmosphären von Venus und Mars nur in Spuren vor.

Der vorhandene Stickstoffgehalt ist für die biologischen Prozesse von entscheidender Bedeutung. Er sorgt für eine genügende Strahlungsabsorption, die richtige Verdünnung des Sauerstoffs und für die erforderliche Mächtigkeit der Atmosphäre. Die Lufthülle ist hingegen nicht zu mächtig, um die für die Photosynthese in der grünen Pflanze notwendige Sonnenbestrahlung wesentlich zu schwächen.

7. Die richtige Dichte der Erdatmosphäre

Bei einer zu geringen Dichte wäre der Schutz gegen eine tödlich starke Einwirkung von Ultraviolett- und Röntgenstrahlen sowie gegen das ständige Bombardement von merklich großen Meteoriten ungenügend. Die Dichte der Atmosphäre hängt von der Masse der Erde und der Temperatur auf der Oberfläche ab. Hätte die Erde eine geringere Masse, so wäre dadurch die Anziehungskraft geringer, und die erforderliche Menge Luft und Wasser könnte nicht festgehalten werden. Die Anziehungskraft der Erde ist aber gerade so bemessen, dass sie Sauerstoff, Stickstoff und Kohlen­dioxid in der Dichte festhalten kann, wie sie gerade gebraucht wird.

Ausserdem schirmt die Atmosphäre gegen Gamma- und Röntgenstrahlung ab. Die Atmosphäre als Ganzes wirkt ausgleichend in Bezug auf sich ausbildende Temperaturgegensätze und ist notwendig für das Wettergeschehen.

8. Die richtige Grösse des Mondes

Der Mond bewirkt Ebbe und Flut. Somit bereichern die wechselnd überfluteten Gezeitenbecken die Lebensvielfalt in erheblichem Maße. Ein zu kleiner Mond hätte zu geringe Auswirkungen und ein zu großer würde zu ständigen katastrophalen Überschwemmungen führen.

9. Die Erde ist bemerkenswert glatt

Trotz der höchsten Gebirge und der tiefsten Tiefseegräben erscheint die Erde bemerkenswert glatt. Wenn die Erde eine Kugel von einem Meter Durchmesser wäre, würden die Unebenheiten nur einen Millimeter zu beiden Seiten des Meeresspiegels ausmachen. Dadurch ist es möglich, dass weite Teile der Erde bewohnbar sind.

10. Das Magnetfeld der Erde

Das Magnetfeld der Erde beträgt an der Oberfläche etwa 0,35 Gauß (der Jupiter hat mit 4,2 Gauß das stärkste Magnetfeld aller Planeten). Dieses ist nicht nur hilfreich für die Navigation; es lenkt insbesondere jene schädliche Strahlung, die als Sonnenwind bezeichnet wird, von der Erde weg. Wie ein Schutzschild stellt sich das Magnetfeld dem Sonnenwind entgegen.

11. Die notwendige Ozonschicht der Erde

Die nicht sichtbare kurzwellige ultraviolette Strahlung (= UV-Strahlung) von der Sonne erreicht dank einer besonderen Eigenschaft der Atmosphäre zu einem geringen Anteil die Erdoberfläche. In der gesamten Stratosphäre, also in der Höhe von 10 bis 50 km, kommt der dreiatomige Sauerstoff O3 (Ozon) in außerordentlich geringer Dichte vor. Dieser Ozonschleier aber ist für die Existenz des irdischen Lebens unentbehrlich, da er insbesondere die gesundheitsschädigende ultraviolette Strahlung fast ganz absorbiert.

12. Die Erde – ein nasser Planet

Wasser bildet die entscheidende Grundlage für jede Art des Lebens. Wir finden es nicht nur in den Ozeanen und Meeren, sondern überall. Im Vergleich zu den weiten Ebenen des Mars, den Steinwüsten des Mondes oder den Kratern des Merkur ist selbst noch die Sahara ein nasser Schwamm. Die Wolken bringen das Wasser bald hier-, bald dorthin. Mal regnet es, mal schneit es; und wo es lange nicht regnet, da bringt der Tau der Nacht das Wasser sogar in die Wüsten.

Die Ozeane bedecken 71 Prozent der Erdoberfläche. Dass dieses Wasser in flüssiger Form vorliegt, kann nicht genug betont werden. Denn die meiste Materie im Universum liegt entweder in Form von heißen Gasen (in den Sternen) oder in tiefgefrorenem Zustand (z. B. äußere Planeten) vor. Die Ozeane wirken als gigantischer Wärmespeicher (Gesamtvolumen: 1370 Millionen km3). Sie haben einen wichtigen moderierenden Effekt auf das Klima. An Orten gleicher Breite (62°) haben Inseln im Golfstrom ein mildes ozeanisches Klima, während in Sibirien kontinentales Klima herrscht. Weniger Wasser auf der Erde hätte erheblich größere Temperaturschwankungen zur Folge. Die Ozeane bilden außerdem eine wichtige und unverzichtbare Nahrungsquelle.

Auf der Erde befinden sich insgesamt 1,4 Milliarden km3 Wasser in einem unaufhörlichen Kreislauf, dessen Hauptbestandteile die Ozeane, Seen, Flüsse, Eis in Gletschern und an den Polen und das Grundwasser sind. Der Anteil des Wassers in der Atmosphäre beträgt weniger als ein Hunderttausendstel des gesamten Wasservorrats, ist aber für das Klima und damit für das Leben von grundlegender Bedeutung. Jene 13 000 km3 Wasser in der Atmosphäre sind als Wasserdampf vorhanden und würden – auf die 510 Millionen km2 Erdoberfläche verteilt – eine Wasserhöhe von 25 Millimetern ergeben. Da die mittlere jährliche Niederschlagsmenge bei 970 Millimetern liegt, bedeutet dies, dass das atmosphärische Wasser, das jedoch ständig ausgetauscht wird, jährlich fast vierzigmal umgeschlagen wird. In den gemäßigten und polnahen Breiten gibt es überdurchschnittlich starke Niederschläge. Dies macht einen beträchtlichen Anteil des globalen Wärmetransports aus. Das Gleiche gilt für die mächtigen Meeresströme, die wie der Golfstrom warmes und der Humboldtstrom kaltes Wasser durch die Weltmeere transportieren. Ebenso wichtig wie der Wärmetransport ist die Beförderung des Wassers selbst. Gäbe es nicht die unablässige Verdunstung über den Meeren und die kräftigen, beständig wehenden Winde über Tausende von Kilometern, so wären binnen kurzer Zeit die Kontinente vollständig ausgetrocknet. Die Zirkulation des Wassers wirkt für die Organismen auf unserem Planeten lebenserhaltend und wäre «ohne Wetter» nicht zu realisieren.

Die derzeitige Abstimmung von Land- und Wasserfläche auf der Erde ist auch keine zufällige Kombination. (Vor der Sintflut herrschte eine andere Konstellation, aber mit anderen Nebenbedingungen.) Bei dem vorhandenen Profil der Erdoberfläche würde schon eine Zunahme der Wassermenge um 10 % einen Anstieg des Meeresspiegels um 300 Meter bewirken und damit zu einer fast vollständigen Überflutung der Kontinente führen. Umgekehrt würde sich die entsprechende Verringerung der Wassermenge auf eine starke Vergrößerung der Kontinente auswirken. Dies aber würde eine unheilvolle Klimaverschlechterung mit sich bringen und die Wüstengebiete anwachsen lassen.

Wer mit dem Flugzeug unterwegs ist, erhält durch den Piloten die Angaben über Kurs, Flughöhe und Außentemperatur. In 10 000 Metern Höhe wird stets die Außentemperatur von –50 °C genannt. Haben Sie dabei einmal bedacht, dass diese extreme Kälte im Bereich von 5 bis 20 km Höhe für uns lebensnotwendig ist? In dieser Höhe gefriert der Wasserdampf zu Eiskristallen, die zunächst anwachsen und dann infolge der Schwerkraft absinken. Auf diese Weise wird die Abdampfung von Wasser in den Weltraum geradezu blockadeartig verhindert. Auch über Jahrtausende hinweg kann es nicht zur Austrocknung der Erde kommen.

Schliesslich verfügt Wasser über eine spezielle Eigenschaft, nämlich seine Anomalie: Bei 4 °C erreicht es mit 1,0 g/ cm3 die höchste Dichte; sowohl mit zunehmender als auch mit abnehmender Temperatur nimmt die Dichte ab. Eis von 0 °C hat eine Dichte von 0,917 g/ cm3. Es ist leichter als flüssiges Wasser und schwimmt darum. Diese außergewöhnlichen Eigenschaften sind erforderlich, damit Leben in den Gewässern (Seen, Flüsse, Teiche) auch im kalten Winter möglich ist. Wenn ein Gewässer zufriert, bleibt das leichtere Eis oben. Unten sammelt sich das spezifisch schwerste Wasser von 4 °C, in dem die Fische überleben.

Alles in allem könnte man sagen: Die Erde ist ein wohltemperierter, lebensfreundlicher Wasserplanet.

Jeder der oben genannten Punkte – wobei nur die wichtigsten genannt wurden – lässt unsere Erde als einzigartig erscheinen. Sämtliche Voraussetzungen, damit Leben überhaupt möglich ist, finden wir ausgerechnet auf unserem Planeten. Hingegen sind die Zustände, Bedingungen und Formen der Materie auf allen anderen Planeten oder Monden des gesamten Sonnensystems für das Leben völlig ungeeignet. Anschauliche Gegenbeispiele wie kosmische Feuerhöllen, kosmische Eiswüsten, kosmische Giftküchen und kosmische Leeren beweisen das.

Drängt sich hier dem unvoreingenommenen Beobachter nicht der Schlussauf, dass alles in genialer Weise für das Leben vorbereitet und konzipiert wurde? Diese Vielzahl von genau aufeinander abgestimmten Parametern lässt nur den einen Schluss zu, den auch Römer 1,20–21 benennt:

«Denn Gottes unsichtbares Wesen, das ist seine ewige Kraft und Gottheit, wird seit der Schöpfung der Welt ersehen aus seinen Werken, wenn man sie wahrnimmt, sodass sie keine Entschuldigung haben. Denn obwohl sie von Gott wussten, haben sie ihn nicht als Gott gepriesen noch ihm gedankt.»

Die Erforschung unseres Planeten Erde bringt es immer mehr an den Tag:

«Herr, … du hast deine Werke alle weislich geordnet, und die Erde ist voll deiner Güter» (Psalm 104,24). Gott stellte Hiob einige Fragen, um ihn auf die fein abgestimmte Konzeption aller Parameter der Erde aufmerksam zu machen: «Wo warst du, da ich die Erde gründete? Sage an, bist du so klug! Weißt du, wer ihr das Maß gesetzt hat, oder wer über sie eine Richtschnur gezogen hat?» (Hiob 38,4–5).

Zu denen, die in ihrer «Klugheit» glauben, alles sei zufälligen Prozessen der Evolution zuzuschreiben, sagt Gottes Wort: «Da sie sich für weise hielten, sind sie zu Narren geworden» (Römer 1,22).

Im Rahmen der Evolutionslehre glaubt man, dass das Leben eine Entwicklung durch Anpassung durchgemacht habe. Bei den astronomischen und geophysikalischen Parametern hingegen ist keine Anpassung möglich. Diese müssen von Anfang an so und nicht anders gewesen sein.

Prof. Dr.-Ing. Werner Gitt

Quelle: Ethos, 8/2015 (www.ethos.ch)

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