"Ein kosmisches Staubkorn - Unser Planet Erde" - Lesefreund Ulrich Spindler referiert vor dem Pirandellotisch über die Entwicklung der Erde und Fragen des Klimaschutzes

Vormerkung: Dieser Vortrag wurde am 26.09.2019 gehalten. Die Bilder, auf die im Text Bezug genommen wird, konnten aus technischen Gründen leider nicht eingestellt werden.

 

Liebe LESE - Freundinnen und – Freunde,

liebe Mitglieder unseres Pirandello-Tisches,

 

als wir noch in der Kommende Ramersdorf tagten, stellte ich Ihnen eine Power-Point-Präsentation der NASA über den Weltraum vor. Basierend auf Bildern des Hubble-Teleskops ging die Reise bis zu fernsten Sternenbildern und Galaxien, die bis zu 13,8 Mrd. Lichtjahre weit weg sind, was nach unseren heutigen Kenntnissen dem Alter des Universums entspricht. Vor drei Jahren stellte eine Ausstellung der Bundeskunsthalle in Bonn „Eine kurze Geschichte der Menschheit“ dar, basierend auf dem bekannten Buch von Yuval Noah Harari. Er unterteilt diesen bisherigen Zeitrahmen in Etappen, wobei der Anfang des Big Bang im Dunkeln liegt. (Als wir im LESE-Literaturkreis darüber sprachen, hatte Frau Vulpius denselben Gedanken wie einst Leibniz: „Vielleicht war am Anfang die Mathematik!?“) In jedem Fall lässt Professor Harari die Geschichte des Weltraumes beginnen mit der Geschichte der Physik, gefolgt von der Geschichte der Chemie, der Geschichte der Biologie und der äußerst kurzen Geschichte der Menschheit.

 

Heute will ich mich auf die Erde konzentrieren, ohne ihre Umgebung, von der wir extrem abhängig sind, aus den Augen zu verlieren. Über das Wunder der Schöpfung haben sich die Menschen aller Zeiten immer wieder Gedanken gemacht, die in verschiedenen Religionen ihren Ausdruck fanden. Auch künstlerisch ist dies Thema immer wieder dargestellt worden, wobei viele Kunstwerke direkt aus einer Religion resultierten. Denken Sie nur an das 1. Buch Mose, die Genesis, die musikalisch von Joseph Haydn im Jahre 1797, also als die LESE gerade 10 Jahre alt war, in seinem Oratorium „Die Schöpfung“ verarbeitet worden ist.

 

Auch viele Maler haben sich diesen Themas angenommen, denken Sie an die Renaissance-Malerei Italiens, die uns unser früherer Tisch- und LESE-Vorsitzender Wolfgang Pfletschinger in einem unvergessenen Vortrag nahegebracht hat, bis hin zur Gegenwart mit Marc Chagalls „Schöpfung des Menschen“ aus den Fünfziger Jahren, in denen er den Garten Eden aus der zweiten Erzählung des Buches „Genesis“ darstellt.

 

Mein heutiger Vortrag wird etwas nüchterner sein und gemäß meiner beruflichen Herkunft auf naturwissenschaftlichen Fakten beruhen. Dabei möchte ich mich ausgehend vom Weltraum konzentrisch unserer Erde nähern, einem winzigen Partikel im äußeren Drittel unserer Galaxie, der Milchstraße. In unserem Sonnensystem sind die Entfernungen erheblich kleiner als die in meinem vergangenen Vortrag genannten Mrd. Lichtjahre, unser Abstand zur Sonne beträgt gerade einmal 8 Lichtminuten. Das ist nicht nur klein im Verhältnis zum Universum insgesamt sondern auch im Verhältnis zu den Entfernungen innerhalb unserer Milchstraße, deren Durchmesser etwa 200.000 Lichtjahre beträgt. Darin befinden sich ca. 300 Mrd. Sterne ähnlich unserer Sonne. Diese große Anzahl führt zu dem milchigen Effekt, wenn Sie die immer seltener werdende Gelegenheit haben, einen dunklen und klaren Nachthimmel zu beobachten. Mit der heutigen Technik können wir etwa 50 Mrd. Galaxien vergleichbarer Größe beobachten, die zwar Haufen bilden, in denen aber trotzdem „große“ Zwischenräume herrschen: So ist selbst die Andromeda-Galaxie, der nächste Nachbar unserer Milchstraße, 2,5 Millionen Lichtjahre entfernt.

 

So gesehen ist unsere Erde ein kosmisches Staubkorn, auch wenn dieses Kleinod unter religiösen und humanen Aspekten oft vollständig anders gesehen wird: In jedem Fall ist sie unser zu Hause und sollte entsprechend pfleglich behandelt werden.

 

Wir hängen primär von der Sonne ab, der daher in vielen frühen Religionen göttliche Eigenschaften zugesprochen wurde. Astronomisch gesehen ist sie ein Stern im besten Alter, wie Sie in Bild 1 sehen können. Sie entstand vor ca. 4,6 Mrd. Jahren durch den Schwerkraft-Kollaps einer Gaswolke, zu einer Zeit also, als das Universum bereits doppelt so alt war. Ihr jetziger Zustand im Lebenszyklus wird als „Gelber Zwerg“ bezeichnet. Durch zunehmende Erwärmung dehnt sie sich immer weiter aus; wenn sie doppelt so alt ist, also 9 – 10 Mrd. Jahre, wird hieraus ein „Roter Riese“. Durch ihre kontinuierliche Erwärmung wird sich indirekt auch die mittlere Temperatur der Erde in ca. 1 Mrd. Jahren auf ca. 30 ° C fast verdoppeln, was für viele Lebewesen kritisch ist. Eine weitere Milliarde Jahre später werden ca. 100 ° C erreicht werden. Als „Roter Riese“ dann wird sich die Sonne bis zur Venus ausgedehnt haben und diese – wie vorher schon den Merkur – verschluckt haben. Von der Erde aus gesehen würde sie dann einen großen Teil des Himmels einnehmen, gleichzeitig wäre die Erdkruste in diesem Stadium zu einem einzigen Lava-Ozean aufgeschmolzen.

 

Bild 2 zeigt Ihnen nochmals die heutigen Größen- nicht Entfernungs-Verhältnisse. Sie sehen links eine Teilumfang der Sonne, es folgen Merkur, Venus, Erde, Mars Jupiter und Saturn. Es wird deutlich, dass die Venus an Größe unser Schwesterplanet ist. Andererseits sehen Sie beim Jupiter rechts unten einen Fleck, den sogenannten „Großen Roten Fleck“, einen seit Jahrhunderten stationären Wirbelsturm, in den Venus und Erde gerade hineinpassen würden.

 

Damit komme ich von der Umgebung der Erde zur Erde selbst, unserem zu Hause. Ich bin so ausführlich auf die Umgebung eingegangen, weil sie lebensentscheidend ist: Wie in der Immobilienbranche gilt: „Die drei wichtigsten Kriterien beim Hauskauf sind: Die Lage, die Lage und die Lage.“ Wir sind der dritt nächste Planet der Sonne: Der zweit nächste, die Venus, hat eine Oberflächentemperatur von ca. 500 ° C, der vierte, der Mars hat eine mittlere Oberflächentemperatur von – 50 ° C. Weder das eine noch das andere wären uns zuträgliche Umgebungsbedingungen.

 

Satelliten bewegen sich um unsere Erde genau wie die Erde um die Sonne, nämlich auf einer elliptischen Bahn gemäß dem ersten Kepler´schen Gesetz. (Die Leistung Keplers, eines Zeitgenossen von Galileo Galilei, ist nicht hoch genug zu bewerten: Als kaiserlicher Astronom während des 30jährigen Krieges, musste er sich parallel zu seiner Arbeit noch darum kümmern, dass seine Mutter Katharina, die im Zuge der Hexenverfolgungen 1615 angeklagt worden war, nach sechs Prozessjahren endlich freigesprochen wurde.) Keplers Erkenntnisse beruhten auf der Vorarbeit des Dänen Tycho Brahe, ein schönes Beispiel für die internationale Zusammenarbeit der Wissenschaftler schon damals.

 

Wir alle wissen, dass die Erde die Sonne in 365 Tagen und 6 Stunden umkreist, was zu unserem Jahr nebst Schaltjahr führt. Ihre Bahngeschwindigkeit beträgt dabei etwa 30 km pro Sekunde, für eine Strecke von der Länge ihres Durchmessers braucht sie gut sieben Minuten.

 

Unsere Jahreszeiten hängen nicht von der Entfernung zur Sonne während unserer Sonnen-Umkreisung ab, sondern von der jeweiligen Neigung der Erdachse.

 

Die Erdrotation nach Osten bewirkt unseren Tag. Diese Kreiselbewegung verursacht eine Fliehkraft, die am Äquator zu einem kleinen Wulst führt und der die Figur der Erde an den Polen geringfügig abflacht, so dass der Abstand der beiden Pole etwa 43 km kleiner ist als der Äquatordurchmesser.

 

Diese Kreiseleigenschaft der Erde wird in Zeiträumen von Tausenden von Jahren zu einer Verschiebung unserer Jahreszeiten führen. Sie hat also erheblichen Einfluss auf unser Klima, eventuell auch auf frühere und gegenwärtige Veränderungen. Das ist sehr komplex, noch mein Berkeley Physics Course nannte die Theorie des Kreisels „the highest point of classical mechanics and the most difficult one“.

 

In Bild 3 sehen Sie den inneren Aufbau der Erde: Um einen Metallkern mit einer Temperatur von ca. 6.000° Grad lagern sich verschiedene Schichten mit abnehmender Temperatur. Interessant ist, dass von ihrem Durchmesser von 12.700 km, die Erdkruste auf der wir uns hier befinden, im Durchschnitt nur etwa 35 km ausmacht, also weniger als 1 Prozent! Das ist geringer als das Verhältnis der Apfelhaut zum gesamten Apfel. Und so, wie wir bei einem Riss in der Schale dort das Fruchtfleisch sehen, quillt bei Rissen und Öffnungen in der Erdkruste das flüssige, heiße Erdinnere heraus.

 

Solche Risse gibt es viele, wie Sie in Bild 4 sehen. Es basiert auf Alfred Wegeners Theorie von der Kontinentalverschiebung, die gerade einmal 100 Jahre alt ist. Unser Verständnis der Geschichte der Erdoberfläche ist also noch ausgesprochen jung. Auch Johann Wolfgang von Goethe war übrigens einer der Pioniere der Erforschung der Erdgeschichte. Der eigentliche Gründer der Geologie war 50 Jahre vor ihm der sächsische Arzt Johann Gottlieb Lehmann, der zunächst – wie Goethe – den Aufbau des Harz‘ studierte und den es später nach St. Petersburg verschlug, wo er bei einer Explosion in seinem Labor verstarb.

 

Die schwarzen Linien auf dem Bild sind Plattenränder, die sich aneinander reiben oder gegeneinander drücken. Die Folgen reichen von Erdbeben über Vulkanausbrüche bis hin zu Tsunamis, welche allesamt im wahrsten Sinne des Wortes immer wieder zu „Breaking News“ führen, sei es die San Andreas-Verwerfung bei San Francisco, wo sich die Pazifische und die Nordamerikanische Platte mit immerhin 6 cm/Jahr aneinander vorbeischieben und dabei reiben. Oder sei es Südeuropa, wo sich die Afrikanische Platte jedes Jahr um 5 cm auf die Eurasische Platte zubewegt und die Alpen dadurch Jahr für Jahr um wenige Millimeter nach oben hebt.

 

Als Referenz an das Ehepaar Brasack/Magnusson hier an unserem Tisch noch ein kurzer Blick auf Bild 5 nach Island, wo sich die Nordamerikanische und die Eurasische Platte jedes Jahr um etwa 2 cm voneinander entfernen. Dort, wo der junge Mann steht, driften Europa und die USA auseinander.

 

Es ist alles leicht zu merken, weil es genau wie in der heutigen Politik ist:

Ostasien bedrängt Nordamerika,

Afrika drückt gegen Europa und

Nordamerika und Europa entfernen sich voneinander.

Vor allem zur Atmosphäre möchte ich etwas sagen, da diese zur Zeit im Rahmen der Klimadebatte in aller Munde ist und die Atmosphären von Venus und Erde meine Arbeitsgebiete als Physiker waren. Die Erdatmosphäre besteht zu 78 Prozent aus Stickstoff und zu 21 Prozent aus Sauerstoff. Der kleine Rest sind Edelgase, Wasserdampf und Kohlendioxid CO2, aber auch Methan und andere Spurengase. Die Dichte der Atmosphäre nimmt exponentiell mit der Höhe ab, so dass es keine scharfe Grenze zum Weltraum gibt. Wir leben in der Troposphäre, wo das Wetter stattfindet. Die oberste, die Ionosphäre geht in den interplanetaren Raum über. Insgesamt schützt uns die Erdatmosphäre zusammen mit dem Erdmagnetfeld, welches für die Nordlichter verantwortlich ist, weitgehend von den elektromagnetischen Strahlen der Sonne, wenn man einmal von der Sonnenbrandgefahr absieht.

 

Über das Phänomen des Sonnenlichtes hat sich schon Goethe sehr viele Gedanken gemacht. Es wird in der Atmosphäre gestreut, wobei dies über das Spektrum – die bekannten Regenbogenfarben – unterschiedlich ist: der blaue Teil wird fünfmal stärker gestreut als der rote Anteil. Durch dieses sogenannte Rayleigh-Scattering entsteht die schöne blaue Himmelsfarbe. Im Wasser wird wiederum der rote Anteil stärker absorbiert, verschwindet also, sodass die Wasseroberfläche blau erscheint – dieser Effekt ist wichtiger als die oft unterschiedlichen Reflektionen, die wir bei Flüssen und Seen beobachten können. Seit dem Beginn der Raumfahrt vor ca. 50 Jahren, die uns den Blick von außen auf die Erde erlaubt, wird diese daher auch oft als “Blauer Planet“ bezeichnet.

 

Abschließend komme ich zum Einfluss der Lebewesen - speziell des Menschen - auf unsere Erde. Bild 6 zeigt eine geologische Zeitspirale der gesamten Erdgeschichte. Leben beginnt vor etwa 1 Mrd. Jahren, also grob 3,5 Mrd. Jahre nach der „Geburt“ der Erde. Links unten sehen Sie einen ersten Meeresbewohner aus dieser Zeit. Ganz wichtig für das Leben auf der Erde sind die Bäume, die sich in jüngster Zeit durch Herrn Wohllebens Bücher zu Recht großer Aufmerksamkeit erfreuen. Sie gibt es seit etwa 400 Mio. Jahren. Ein weiterer populärer Orientierungspunkt ist der Dinosaurier mit dem ersten Auftreten vor etwa 200 Mio. Jahren. 50 Mio. Jahre später kam diese Spezies zu tief in die Kreide: „Da war es natürlich vorbei“, wie Joseph Victor von Scheffel in seinem Gedicht „Der Ichthyosaurus“ zutreffend schreibt. Die uns besonders interessierende Geschichte der Menschheit, des Homo Sapiens, beginnt erst vor ca. 200.000 Jahren, ist also nur ein winziger Bruchteil der Erdgeschichte. Um das anschaulich zu machen, nähme sie auf einer dem Erdalter entsprechenden Strecke von der Länge dieses Brunnensaales weniger als einen Zehntel Millimeter ein.

 

Das hindert uns Menschen nicht, der Erde unseren Stempel aufzudrücken. Insbesondere durch die extreme quantitative Zunahme während der letzten Jahre ist dies besorgniserregend: Gab es vor 500 Jahren ca. eine halbe Mrd. Menschen, so wuchs unsere Anzahl bis 1920 auf 1,5 Mrd. Heute – nur 100 Jahre später – sind wir bei fast 8 Mrd. angelangt. Für die Erde bedeutet dies, dass mehr Menschen von allem mehr verbrauchen, besonders Energie. Die Verbrennung fossiler Energieträger wie Kohle, Öl und Gas macht zur Zeit immer noch etwa ein Viertel der Energiegewinnung aus. Das führt zu einem Anstieg des atmosphärischen Spurengases Kohlendioxid CO2, der bisher nur 0,04 Prozent beträgt, aber von großer Bedeutung ist. Atmosphärisches CO2 absorbiert einen Teil der vom Erdboden abgegebenen Wärmestrahlung, die sonst in den Weltraum abgestrahlt würde und führt so zu einer zusätzlichen Erwärmung der Erdatmosphäre. Schon das von Vulkanen und anderen natürlichen Quellen freigesetzte Kohlendioxid und der Wasserdampf „bescheren“ unserem Planeten einen „natürlichen“ Treibhauseffekt und einen Temperaturgewinn von ca. 30°C. Das ist auch gut so, denn ohne dies hätte die Erde eine Durchschnitts-Temperatur von etwa minus 17°C. In der Vergangenheit betrug der CO2-Gehalt während Eiszeiten etwa 0,02 Prozent, bei Warmzeiten rund 0,03 Prozent. Zur Zeit sind wir – wie gesagt - schon über 0,04 Prozent.

 

Schauen wir in die kürzer zurückliegende Zeit, so gab es zwischen 20.000 und 10.000 Jahren vor Beginn unserer Zeitrechnung verschiedene Kalt- und Warmzeiten. Seitdem ist der Wert im wesentlichen konstant. Die letzte kleinere Warmzeit war im frühen Mittelalter mit einer anschließenden kleinen Eiszeit, die aber bedeutende Auswirkungen auf die Ernteerträge und damit auf die Geschichte der Menschheit hatte. Über die Ursachen streiten die Gelehrten. Autos, Kreuzfahrt-Schiffe und Flugzeuge können es damals jedenfalls nicht gewesen sein. Fest steht, dass durch seine quantitative Zunahme der Einfluss des Menschen immer bedeutender wird. Dies gilt auch indirekt wie z.B. durch die Nutztierhaltung, etwa der Kühe, die das extrem klimaschädliche Methangas produzieren. Methan quillt aus Deponien, Reisfeldern oder Wiederkäuern und wirkt 20mal stärker als CO2. Auch das Dopen von Mutter Erde für reiche Ernten puscht die Erwärmung: Mit Kunstdünger wird Lachgas (Distickstoffmonoxid) freigesetzt; ein Lachgas-Molekül wirkt wie 300 CO2-Moleküle.

 

Weitgehend unbekannt, aber mit am schädlichsten ist Schwefelhexafluorid SF6, ein künstlich erzeugtes Gas, welches in der Stromversorgung als Hochspannungs-Isolator und in Sportschuhen als stabiles Federungs-Gas Verwendung findet. Vermutlich wusste Joschka Fischer dies nicht, als er sich seinerzeit in Sportschuhen vereidigen ließ. Zusammen mit den Fluorkohlenwasserstoffen FCKW zählt SF6 aufgrund seiner hohen Lebensdauer von über 1.OOO Jahren zu den schlimmsten Ozonkillern: Ein Molekül hiervon hat die 10.000fache Wirkung eines CO2-Moleküls.

 

Die Prognosen zum Meeresspiegelanstieg wurden in den letzten Jahren immer weiter nach oben korrigiert: Die Vorhersage für den schlimmsten Fall stieg innerhalb der letzten 10 Jahre von 60 cm auf 2,5 m bis zum Jahre 2100. Ursache ist der immer schnellere Temperaturanstieg: Dauerte es in der Vergangenheit etwa 1.000 Jahre, bis sich die Erdtemperatur um 1 Grad erhöhte, so brauchte die jüngste Erwärmung hierfür nur ca. 160 Jahre.

 

Das Problem könnte durch negative Rück-Kopplungen verstärkt werden: Verkleinern sich die polnahen Eisschilde, so entstehen dunklere Flächen, welche zu weiterer Aufheizung führen. Beim anschließenden Auftauen der Permafrostböden (immerhin ca. 20 Prozent der Landmasse!) liegt das Risiko in riesigen Treibhausgasmengen, die durch Wärme freigesetzt würden.

Als Leitplanke hat die Pariser Klimaschutz-Konferenz 2015 das Zwei-Grad-Ziel empfohlen, d.h. es sollen nur noch so wenig Treibhaus-Gase ausgestoßen werden, dass die Erde sich „deutlich unter zwei Grad“ gegenüber der vorindustriellen Zeit erwärmt. Mit dem momentanen CO2-Ausstoß gehen Wissenschaftler von einer Steigerung von 3° Grad (+- 1 Grad) aus.

 

Einen Durchbruch bei der Lösung diese Problems hat es noch nicht gegeben; zwar ist die Energie-Erzeugung durch Sonne und Wind nicht nur in Deutschland, sondern weltweit förmlich explodiert und hat sich alle 5 Jahre verdoppelt, doch diese CO2-Einsparungen werden durch steigende Emissionen in Entwicklungs- und Schwellenländern mehr als wettgemacht.

 

Damit stehen wir zusätzlich vor einem Gerechtigkeits-Dilemma: Die heutigen Entwicklungsländer lehnen an sie gerichtete Spar-Appelle mit dem nicht von der Hand zu weisenden Argument ab, dass die heutigen Industriestaaten ihren jetzigen Wohlstand ebenfalls auf den Schultern fossiler Brennstoffe entwickelt hätten und ihnen dasselbe Wohlstands-Niveau nicht verwehrt werden darf. Dies Dilemma soll durch einen Klimafonds aufgelöst werden, aus dem jährlich 100 Mrd. US-Dollar an besonders betroffene Länder vergeben werden sollen. Das steht bisher nur auf dem Papier, an der Wirksamkeit darf man Zweifel haben.

In Bezug auf Automobile geht in der öffentlichen Diskussion manches durcheinander: Elektromobilität wäre nur dann eine klimafreundliche Option, wenn der Strom aus erneuerbaren Energien oder klimaneutralen Kernkraftwerken stammt; von dem Teufelskram in den Batterien will ich hier gar nicht reden.

 

Die ganze Diesel-Debatte hat nichts mit Klimaschutz, sondern ausschließlich mit Gesundheitsschutz zu tun. Im Gegenteil sind Diesel-Autos klimafreundlicher als jene mit Benzin-Motoren, welche einen höheren CO2-Ausstoß mit sich bringen.

 

Komme ich zu meinem Fazit:

Meines Erachtens kann das Klimaproblem nicht gelöst werden, solange nur an Symptomen herumgedoktert wird. Die Hauptursache ist die Bevölkerungsexplosion, deren Ende nicht absehbar ist. Und das Wort „Explosion“ ist hier wörtlich zu nehmen: Zum Beispiel hat Indien mittlerweile China als bevölkerungsreichstes Land der Erde abgelöst. Zur Zeit leben dort etwa 1,4 Mrd. Menschen, davon sind mehr als ein Viertel - also fast 400 Mio. Menschen - unter 15 Jahren alt.

 

Erschwerend kommt die menschliche Perspektive hinzu:

Nach unseren Maßstäben bewegt sich der Klimawandel so langsam wie eine Schnecke. Aus erdgeschichtlicher Perspektive dagegen wie ein Gepard, geradezu raketenhaft unheimlich schnell; deswegen bin ich anfangs so ausführlich darauf eingegangen, um Ihnen ein Gefühl für erdgeschichtliche Dimensionen zu vermitteln. Will man dies Problem in den Griff bekommen, müsste vor allem die Menge der Menschen begrenzt werden und zweitens jeder einzelne sich ein umweltethisches Verhalten im Beruf wie im Privatleben zum Prinzip seines Handelns machen.

® Dr.Ulrich Spindler, Bonn 2019