Waarom was de vroege aarde zo warm?

Share Button

Vlak na het ontstaan van de aarde was de zon veel zwakker dan nu. Toch zijn er al sporen van vloeibaar water aangetroffen in aards gesteente van 3,8 miljard jaar oud. Wat verhitte de aarde?

Sterren: hoe ouder hoe heter
Hoe ouder een ster wordt, hoe meer helium naar de kern zakt en hoe hoger de temperatuur in de kern moet zijn om de kernfusie in stand te houden. Vlak na het ontstaan van de aarde had de zon slechts zeventig procent van het vermogen van nu (1). 3,8 miljard jaar geleden had de aarde dus veel weg moeten hebben van een ijsklont. Wat hield de aarde miljarden jaren geleden zo abnormaal warm en maakte vloeibaar water mogelijk?

Denkbare verklaringen

Nog steeds is een raadsel waarom de vroeg aarde zo warm was.

Nog steeds is een raadsel waarom de vroeg aarde zo warm was.

Er zijn enkele voor de hand liggende verklaringen te bedenken. De eerste: de aarde was mogelijk veel donkerder dan nu (had een lager weerkaatsingspercentage (albedo), waardoor er veel meer zonlicht werd geabsorbeerd). De tweede verklaring: de aarde beschikte mogelijk over veel meer broeikasgassen, zoals kooldioxide, dan nu, waardoor ondanks de lage instraling de aarde toch warm genoeg bleef.
In 2010 dachten wetenschappers ontdekt te hebben dat een lager albedo de hoge temperatuur verklaarde(2). Hun theorie: in die tijd waren er nog nauwelijks tot geen levensvormen, waardoor zich minder condensatiekernen, dus witte, lichtweerkaatsende wolken, konden vormen. Uit geologische afzettingen uit die tijd bleek dat concentraties van bekende broeikasgassen als kooldioxide en methaan onvoldoende hoog waren om dat effect op te wekken.

Vraag weer open
Een nieuwe ontdekking zet het debat echter weer helemaal op scherp. Colin Goldlatt en Kevin Zahnle van NASA’s Ames Research Center in Moffett Field hebben aangetoond dat de wolkenverklaring tekort schiet (3). Wolken dicht bij de aardoppervlakte weerkaatsen zonlicht, wolken ver van de oppervlakte af zorgen juist voor extra weerkaatsing van aardse warmtestraling en dus opwarming.
Zelfs bij de meest extreme aanname – een totaal ontbreken van reflecterende lage bewolking – blijkt dit model slechts vijftig procent van de opwarming te verklaren. De kwestie van wat de merkwaardige opwarming kan verklaren, ligt dus weer helemaal open.

Wat is dan de verklaring?
Mogelijk dat een opmerkelijk idee van klimatoloog Pierrehumbert een rol speelt. Hij berekende dat een dikke deken van waterstofgas de planeet warm kan houden. Hiervoor moet de gasdruk wel vele malen groter zijn dan nu op aarde. Een dergelijke waterstofdeken zal het zo dicht bij de zon niet lang uithouden. Wellicht was het net lang genoeg om de aarde warm te houden in de vroegste tijd. Dit speelt een andere theorie in gedachten dat de aarde oorspronkelijk een waterstofmantel had. Radioactiviteit is geen verklaring. Weliswaar was de radioactiviteit miljarden jaren geleden drie keer zo hoog als nu, maar zelfs toen al viel deze in het niet bij de hoeveelheid zonnestraling (ongeveer 10 000 x zoveel).

Bronnen
1. Gough, D.O., Solar interior structure and luminosity variations, Solar Physics (1981)
2. Rosing, M. et al., No climate paradox under the faint early Sun, Nature (2010)
3. Colin Goldblatt en Kevin J. Zahnle, Faint Young Sun Paradox Remains, ArXiv (2011)

Share Button

Germen

Hoofdredacteur en analist (Visionair.nl) Expertise: biologische productiesystemen (master), natuurkunde (gedeeltelijek bachelor), informatica

Dit vind je misschien ook interessant:

12 reacties

  1. Theo schreef:

    De aardkorst was 3.8 miljard jaar geleden nog geen fractie van de dikte die deze korst nu heeft, waardoor de geothermische warmte de aarde verwarmd zou kunnen hebben, dus verwarming van binnenuit.

    • Germen schreef:

      Niet helemaal: de hoeveelheid energie die aardwarmte levert is een kleine fractie (1/10 000) vergeleken met de hoeveelheid zonnestraling.

      • Theo schreef:

        Nu is de aardwarmte te verwaarlozen.
        Zonder aardkorst is deze zeker niet te verwaarlozen. En met een dunne korst misschien voldoende om water vloeibaar te houden. Maar ik ben geen wetenschapper.

  2. Hans schreef:

    @Theo: goed punt. Vier miljard jaar geleden bevatten de gesteenten meer radioactiviteit. Nu is een groot deel al vervallen.
    Van de oorspronkelijke hoeveelheid U238 is minder dan de helft over.

  3. adenis schreef:

    kan die hitte niet een restant zijn geweest van een botsing van een groot hemellcihaam, wat nu de maan is?

  4. adenis schreef:

    sorry voor de spelfout: hemellichaam.

  5. Jay schreef:

    Slightly Off topic maar: hoe gaaf is het om een spoor van 3.8 miljard jaar oud te ontdekken?
    Vrij extreem.

  6. Bemoeier schreef:

    Heel veel inslagen van vette meteoriten ?

  7. moerstaal schreef:

    Tot mijn verbazing mis ik iets namelijk de afstand tot de zon als variabele nemen. Voor zover ik weet migreren planeten naar buiten en op hun beurt manen ook.
    Hierbij wisselen ze rotatiesnelheid in ruil voor een grotere omloop. De maan bijv. heeft geen rotatie meer echter levert de aarde nog rotatiesnelheid in zodat de afstand tussen maan en aarde blijft toenemen.
    Kortom de aarde stond ooit dichterbij de zon.

  8. Kevin schreef:

    Toch vraag ik me af, wat maakt het nou uit die 3.8 miljard jaar geleden.. Alles is gissen en theorie. Niks is in principe daadwerkelijk in de praktijk vastgesteld. Dus alle theorieën hierboven zal eerst tijdreizen mogelijk moeten zijn voor je daadwerkelijk hier een verklaring over kunt geven.

    En aangezien tijdreizen de komende decennia ’s niet mogelijk is.

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Verplichte velden zijn gemarkeerd met *

Advertisment ad adsense adlogger