Erdzeitalter und Erdgeschichte

Die ca. 4,56 Milliarden Jahre Erdgeschichte unterteilt man wissenschaftlich in verschiedene Erdzeitalter. Diese sind oft mit wichtigen Veränderungen und Ereignissen auf der Erde verknüpft, wie zum Beispiel Vulkanausbrüche, Einschläge von Meteoriten oder großen Überschwemmungen.

Ebenso sind die Entstehung und die Bewegung von Kontinenten, die großen Veränderungen im Erdklima, die Eiszeiten sowie die Ausbreitung von Wäldern, Pflanzen und Lebewesen mit den Erdzeitaltern verbunden.

Und auch die gesamte Geschichte der Entwicklung des Lebens auf unserem Planeten hängt stark mit den Erdzeitaltern und den dort jeweils vorherrschenden Umweltbedingungen zusammen.

Das Wissen über diese Zusammenhänge ergibt sich aus der Untersuchung der Gesteinsschichten unter der Erdoberfläche:

Durch verschiedene physikalische und chemische Methoden kann die Zusammensetzung der Gesteine in den jeweiligen Schichten untersucht werden.
Auch kann der Zeitraum, in dem sich die jeweilige Schicht des Sedimentgesteins gebildet hat, bestimmt werden.
Und die Fossilien, die in den jeweiligen Schichten gefunden werden, geben Hinweise auf die Lebewesen, die in den entsprechenden Erdzeitaltern existierten.

So ergibt sich für die kompletten 4,5 Milliarden Jahre Erdgeschichte eine geologische Zeitskala, die auf den verschiedenen Erdzeitaltern beruht, welche mit den Schichten des Sedimentgesteins verknüpft sind.

Man kann also sagen:
Die Gesteinsschichten der Erde erzählen die Geschichte der Erde.

In diesem Artikel gehen wir genauer auf diesen Zusammenhang der geologischen Erdzeitalter mit der Erdgeschichte ein. Dabei interessieren vor allem diese Punkte und Fragen:

Welches sind die Erdzeitalter?
Wie hängen die Erdzeitalter mit der Erdgeschichte zusammen?
Wann erfolgte die Entstehung der Erde?
wann gab es das erste Wasser, den ersten Sauerstoff und
wann die ersten Lebewesen auf der Erde?
Und wie haben Wissenschaftler all dies herausgefunden?

Die Kapitel im Überblick

Geologische Zeitskala

Die Unterteilung der Erdgeschichte in Erdzeitalter geht zurück auf die geologische Zeitskala, welche sich aus der Anordnung der Schichten des Sedimentgesteins ergibt.

Schichtung des Sedimentgesteins

Die Sedimentgesteine sind in vertikaler Richtung zeitlich aufeinanderfolgend angeordnet: Je weiter man von der Erdoberfläche in die Gesteinsschichten nach unten vordringt, umso älter sind die Gesteine.

Dieser Zusammenhang wird seit ca. 4 Jahrhunderten mit immer moderneren Methoden wissenschaftlich genau untersucht. Die entsprechenden Fachgebiete der Geologie heißen Chronostratigraphie und Geochronologie.

Die zeitliche Zuordnung der Gesteinsschichten zu den Erdzeitaltern spielt für viele weitere Gebiete der Naturwissenschaften eine große Rolle:

Durch die anorganischen Verbindungen in den Sedimentgesteinen können Wissenschaftler zurückschließen auf die physikalischen und chemischen Bedingungen in den verschiedenen Zeiträumen.
Die Zusammensetzung der Gesteine kann untersucht werden und so kann zum Beispiel auf den Wassergehalt, den Sauerstoffgehalt und andere Umweltbedingungen geschlossen werden.
Die Gesteine können datiert werden, was eine zeitliche Zuordnung der Schichten und damit auch der jeweiligen Umweltbedingungen ermöglicht.
So können für viele wichtige Ereignisse und Veränderungen in der Erdgeschichte ungefähre oder oft auch ziemlich genaue Zeiträume bestimmt werden.
Die organischen Verbindungen und die in den Sedimenten gefundenen Fossilien ermöglichen ebenfalls eine Datierung und so eine zeitliche Rekonstruktion der Geschichte des Lebens auf der Erde.
Zusammen mit den Faktoren, die Informationen über die damaligen Umweltbedingungen geben, kann so rekonstruiert werden, unter welchen Bedingungen sich die verschiedenen Lebewesen entwickelten.

Geologie und Erdgeschichte

Im Laufe der letzten etwa vier Jahrhunderte haben Tausende von Wissenschaftlern an vielen Orten der Erde die Gesteinsschichten datiert und klassifiziert. Die Ergebnisse werden weltweit miteinander verglichen und haben so eine vereinheitlichte Klassifizierung der Schichten ermöglicht:

Gesteine und Fossilien, die in der gleichen Schicht gefunden werden, entsprechen dem gleichen Zeitalter. Funde aus tieferen Schichten stammen aus Zeitaltern, die weiter zurückliegen als Funde aus höheren Gesteinsschichten, und umgekehrt.
Die Gesteinsschichten und damit auch viele wichtige Ereignisse in der Erdgeschichte konnten so zuerst in Bezug zueinander, also auf einer relativen Zeitskala eingeordnet werden.
Mit immer neueren Methoden konnten die Gesteine, die Fossilien und damit die Gesteinsschichten selber auch datiert werden. Dies ermöglichte die Einordnung der Gesteinsschichten auf einer absoluten Zeitskala.

So gibt es heute eine global gültige geologische Zeitskala, die allen Gesteinsschichten einen genauen Zeitraum zuordnet. Und genau dies sind die Erdzeitalter.

Zu den wichtigen Ereignissen und Entwicklungen, die mit den Erdzeitaltern bzw. den Schichten der Sedimentgesteine verbunden sind, gehören zum Beispiel:

die Entstehung der Erde
die Abkühlung der Erdoberfläche über viele Millionen von Jahre
Einschläge von Meteoriten
Zeitpunkt und Intensität von Vulkanausbrüchen
Erstes Leben auf der Erde
Entstehung der Kontinente
Anstieg des Sauerstoffgehalts (in der Atmosphäre und in den Ozeanen)
Entwicklung von komplexem Leben
Veränderungen im Klima (Temperatur, CO₂-Gehalt)

In den folgenden Kapiteln fassen wir zusammen, wie diese und weitere Ereignisse mit den Erdzeitaltern und der geologischen Zeitskala zusammenhängen. Und wir schauen, wie Wissenschaftler dies herausgefunden haben.

Die Erdzeitalter im Überblick

Bevor wir näher auf den Zusammenhang mit der Erdgeschichte eingehen, werfen wir zunächst einen Blick auf die genaue Definition und Festlegung der verschiedenen Erdzeitalter.

Die 4 Äonen

Die größte Einheit der Erdzeitalter ist das Äon. Es gibt in der Erdgeschichte 4 Äonen, welche jeweils mehrere Hundert Millionen Jahre dauern:

Das erste Äon ist das Hadaikum. Es beginnt mit der Entstehung der Erde vor etwa 4,6 Milliarden Jahren und endet vor ca. 4 Milliarden Jahren.
Darauf folgt das Archaikum (bzw. Archäozoikum), welches ca. 1,5 Milliarden Jahre dauert, also vor etwa 2,5 Milliarden Jahren endet.
Das dritte Äon ist das Proterozoikum, welches mit einer Dauer von ca. 2 Milliarden Jahren das zeitmäßig umfangreichste Äon ist.
Das vierte und bisher letzte Äon ist das Phanerozoikum. Es beginnt vor 541 Millionen Jahren und dauert aktuell an.

Die Bedeutung der Namen

Die Namen für die 4 Äonen stammen aus dem Altgriechischen. Sie wurden Ende des 19. Jahrhunderts von führenden Geologen vergeben. Die Bedeutung der griechischen Wörter gibt eine kurze und prägnante Beschreibung der jeweiligen Zeitalter:

Der Name Hadaikum geht zurück auf Hades, den griechischen Gott der Unterwelt. Das Wort Hadaikum beschreibt damit die Bedingungen auf der frühen Erde: flüssige Lava und Temperaturen von Tausend Grad an der Oberfläche.
Die Bezeichnungen Archaikum und Archäozoikum sind aus den griechischen Wörtern arkhe (Beginn) und zoon (Leben) zusammengesetzt. Archaikum bedeutet also „Zeit des Beginns“ und Archäozoikum bedeutet „Zeit des ersten Lebens“.
Das Wort Proterozoikum ist eine Zusammensetzung aus den Wörtern proteros (früh) und zoon (Leben) und bedeutet „Zeitalter des frühen Lebens“.
Entsprechend bedeutet Phanerozoikum: „Zeitalter des sichtbaren Lebens“.

Die 4 Äonen im Überblick

Äon	Start bis Ende (Millionen Jahre bevor)	Bedingungen	Leben
Hadaikum	4.567 bis 4.031	flüssige Lava	evtl. erstes Leben (?)
Archaikum	4.031 bis 2.500	Wasserwelt, Atmosphäre ohne Sauerstoff	Bakterien und Archaeen
Proterozoikum	2.500 bis 541	mehr Sauerstoff in der Atmosphäre	erste Tiere
Phanerozoikum	541 bis aktuell

Weitere Unterteilung der Erdzeitalter

Die Äonen stellen die gröbste Klassifizierung der Erdgeschichte dar, denn das Aon ist nur die größte Einheit der Erdzeitalter. Die nächst feinere Unterteilung ist die Ära. Man unterteilt die Äonen (bis auf das Hadaikum) also weiter in Ären.

So besteht zum Beispiel das Archaikum aus diesen 4 Ären : Eoarchaikum, Paläoarchaikum, Mesoarchaikum und Neoarchaikum. Diese dauern jeweils 300 bis 400 Millionen Jahre.

Für die beiden Äonen Proterozoikum und Phanerozoikum ist eine noch feinere Unterteilung möglich. Diese sind zunächst in Ären und dann weiter in Perioden unterteilt. Noch genauere Unterteilungen der Perioden sind dann die Epochen und schließlich die Alter.

Wie gehen auf diese verschiedenen Einheiten und Skalen der Erdzeitalter in den folgenden Kapiteln genauer ein.

In diesem Kapitel geben wir einen Überblick der Erdzeitalter und der Informationen yu den jeweiligen Bedingungen. Auch fassen wir kurz die wichtigsten Entwicklungen und Ereignisse der Erdgeschichte zusammen, die in den verschiedenen Zeitaltern stattgefunden haben.

Das Hadaikum

Zeitraum: 4.567 bis 4.031 Millionen Jahre vor heute

Entstehung der Erde

Das erste der vier Äonen beginnt mit der Entstehung des Planeten Erde vor etwa 4,56 Milliarden Jahren. Etwa zu dem gleichen Zeitpunkt entstanden auch die Sonne und die übrigen Planeten, also unser Sonnensystem.

Nach dem heutigen Wissensstand entstehen Planeten und Sonnensysteme aus einer Wolke aus Gas und Staub.
Über Millionen von Jahren verdichtet sich diese Staubwolke zunächst zu einer protoplanetaren Scheibe, dann zu kleinen Gesteinen, dann zu immer größeren Asteroiden und schließlich zu Protoplaneten, bzw. im Fall der Erde zur Protoerde.

Flüssige Lava und erste Gesteine

Nach der Entstehung unseres Planeten bestand die Erdoberfläche zunächst aus flüssiger Lava. Im Laufe von vielen Millionen Jahren kühlte sich die Erde ab und es bildeten sich die ersten festen Gesteine, von denen heute noch einige wenige existieren.

Entstehung des Mondes

Das Hadaikum ist auch geprägt durch eine große Anzahl von Asteroideneinschlägen, welche die Oberfläche verwüsteten. Der Einschlag des riesigen Asteroiden Theia vor ca. 4,4 Milliarden Jahren hat wahrscheinlich dafür gesorgt, dass sich der Mond bildete. Siehe hierzu auch das Kapitel Entstehung des Mondes in diesem Artikel:

Der Mond

Beginn des grossen Bombardments

Zum Ende des Hadaikums, etwa vor 4,1 Milliarden Jahren, beginnt ein etwa 300 Millionen Jahre dauernder Zeitraum, in dem die Erde von extrem vielen Asteroiden getroffen wurde.

Grund hierfür war wahrscheinlich die zunehmende Entfernung der Gasgiganten Jupiter und Saturn von der Sonne. So wurden die Asteroiden aus dem Asteroidengürtel deutlich weniger von der Schwerkraft dieser riesigen Planeten angezogen und deshalb sehr viel häufiger zu den inneren Planeten (Merkur, Venus, Erde, Mars) gelenkt.

Hinweise auf erstes Leben

Noch bis vor wenigen Jahrzehnten war die in der Wissenschaft vorherrschende Ansicht, dass unter den Bedingungen des Hadaikums kein Leben entstehen konnte.

Nach dem aktuellen Kenntnisstand ist jedoch möglicherweise schon im Zeitraum von 4,2 bis 3,9 Milliarden Jahren vor heute, also zum Ende das Hadaikums, das erste Leben entstanden. Es gibt hierfür jedoch bis jetzt nur indirekte Hinweise, also keine eindeutigen Fossilienfunde.

Das Archaikum

Zeitraum: 4.031 bis 2.500 Millionen Jahre vor heute

Das Äon Archaikum („Zeit des Beginns“) wird gelegentlich auch Archäozoikum („Zeit des ersten Lebens“) genannt und ist unterteilt in 4 Ären:

Eoarchaikum: vor 4.031 bis 3.600 Millionen Jahren
Paläoarchaikum: vor 3.600 bis 3.200 Millionen Jahren
Mesoarchaikum: vor 3.200 bis 2.800 Millionen Jahren
Neoarchaikum: vor 3.600 bis 3.200 Millionen Jahren

Im Zeitalter des Archaikums wurden die Umweltbedingungen zunehmend lebensfreundlicher. Dies führte zu einer Reihe von Entwicklungen, die zum einem das erste Leben ermöglichten, zum anderen auch die Grundlage für die Entwicklung der späteren Lebewesen bildeten.

Ende des grossen Bombardments

Die extrem häufigen Einschläge von Asteroiden, welche zum Ende des Hadaikums begonnen hatten, endeten etwa vor 3,8 Milliarden Jahren.

Stabile Kontinente

Die stabilen Kerne der Kontinente (Kratone) bildeten sich.

Wasser und Atmosphäre

Bakterien und Archaeen

Viele eindeutige Zeichen für Leben: Die ältesten unstrittigen Fossilienfunde stammen aus dem Eoarchaikum und werden auf ein Alter von etwa 3,9 bis 3,6 Milliarden Jahre datiert.