Waren die Meere der Erde früher grün statt blau?

„Grasgrün“, „ziegelrot“ und „blau wie das Meer“ sind heute geläufige Begriffe. Dabei scheint sich die Farbe in puncto Ozeane seit den letzten rund 20 Jahren zu ändern. Statt in einem dunklen Blau erstrahlen 56 Prozent der Meere in den niedrigen Breitengraden nachweislich in einem Dunkelgrün und Helltürkis.

Doch diese Farben sollte unser blauer Planet bereits kennen. Wie ein japanisches Forscherteam um Taro Matsuo von der Universität Nagoya nun herausfand, waren die Ozeane vor Milliarden Jahren schon einmal grün. Was verursachte die scheinbar giftige Farbe und wie wurden unsere Meere wieder blau?

Ein Leben auf der giftigen, heißen Erde

Aus dem Weltall betrachtet erscheint die Erde heute als „blassblauer Ball“ – eine Farbe, die symbolisch für Leben steht. Dabei gab es vor rund 3,5 Milliarden Jahren bereits erste Formen des Lebens auf der Erde, die Zeugen eines grünen Planeten waren. Genauer gesagt handelte es sich dabei um frühe Arten von Cyanobakterien. Diese waren die erste Form von Leben und bewohnten ab dem Erdzeitalter Archaikum (vor 4 bis 2,5 Milliarden Jahren) die Erde.

Zu Beginn des Archaikums wies unser Planet für heutige Verhältnisse lebensfeindliche Bedingungen auf. Geologen schätzen, dass damals Temperaturen zwischen 55 und 80 Grad Celsius herrschten.

Künstlerische Darstellung der Erde im Archaikum. Vermutlich hatten die Meere einen Großteil der Zeit eine grüne Farbe. Foto: Tim Bertelink, Wikimedia Commons | CC BY-SA 4.0

Auf den Landmassen tobten Vulkane, und ein Bombardement an Kometen und Asteroiden hinterließ riesige Einschlagskrater. Außerdem waren die Meere doppelt so salzig wie heute und die Luft enthielt keinen freien Sauerstoff, sondern hohe Mengen Stickstoff, Methan und Kohlendioxid.

Die saure Atmosphäre führte schließlich dazu, dass Kontinente schnell erodierten und große Mengen an Eisen in die Meere gelangten – jenen Ort, an dem die Cyanobakterien gediehen. Je nach seiner ionischen Ladung färbte das Eisen das Wasser braun, grau oder grün.

Strahlend grüne Meere

Für ihre Forschung simulierten die japanischen Wissenschaftler um Taro Matsuo die chemischen Bedingungen der Erde im Archaikum. Dabei berücksichtigten die Forscher eine Vielzahl von Umweltfaktoren wie die chemische Zusammensetzung der Atmosphäre und der Ozeane.

Dabei entdeckten sie, dass dreifach geladenes Eisen – chemisch Fe(III) – das Wasser aufgrund des Lichtspektrums grün erscheinen ließ. So sorgte es dafür, dass Eisenhydroxid blaues Licht und Wasser rotes Licht absorbieren. Diese Mischung reflektierte schließlich grünes Licht zurück in die Atmosphäre.

Ein typisches im Archaikum entstandenes Gestein ist das Bändereisenerz. Foto: Aka, Wikimedia Commons | CC BY-SA 2.5

Aber das war nur ein Teil der Geschichte. Außerdem stellten Matsuo und seine Kollegen fest, dass die Cyanobakterien zeitgleich Chlorophyll nutzten, um Sonnenlicht in Energie umzuwandeln.

Die frühen Lebewesen besaßen zudem Pigmente, die zusätzlich Licht absorbierten und das Wasser der Meere noch grüner erscheinen ließen. Da die junge Erde zu dieser Zeit deutlich mehr Wasser- als Landmassen besaß, sei dieser Effekt noch weiter verstärkt worden. Laut den Forschern besaß unser Planet vor rund 3 Milliarden bis 600 Millionen Jahren seine giftgrüne Farbe.

Sauerstoff machte die Erde kalt und blau

Bereits vor rund 2,4 Milliarden Jahren begannen die Cyanobakterien, den Grundstein für unsere blaue Erde zu legen. Mit dem Wechsel des Erdzeitalters vom Archaikum zum Proterozoikum begann eine neue Ära, in der Sauerstoff eine wichtige Rolle spielen sollte.

So kam es, dass innerhalb kürzester Zeit der Sauerstoffgehalt in Luft und Wasser anstieg und die sogenannte Große Sauerstoffkatastrophe, kurz GOE, einläutete. Verursacht wurde dies durch die zahlreichen Cyanobakterien im Meer, die die Sonnenenergie nutzten, um das Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff aufzuspalten. Folglich gelangten die beiden Gase mal mehr und mal weniger in die Atmosphäre.

Die etwas andere U(h)rzeit: Das Alter der Erde als Tag mit 24 Stunden. Rund 4 Sekunden vor Tagesende tritt erstmals der Mensch auf den Zeitplan. Foto: Gretarsson, Wikimedia Commons | CC BY-SA 2.5

Langfristig hatte der Anstieg des Sauerstoffs jedoch drei Folgen. Erstens führte es dazu, dass sich das Treibhausgas Methan in das schwächere Treibhausgas Kohlenstoffdioxid umwandelte. Folglich sanken die Temperaturen auf der Erde stark und es kam zur sogenannten Huronischen Eiszeit.

Die niedrigeren Temperaturen und der viele Sauerstoff waren zudem ungewohnt für die damaligen Organismen, die an ein warmes Leben ohne Sauerstoff angepasst waren. Was folgte, war eines der großen Massenaussterben der Erdgeschichte.

Drittens begann der Sauerstoff, mit dem im Meerwasser gelösten Eisen zu reagieren, wodurch die Meere ihre Farbe bis vor 600 Millionen Jahren langsam zu blau änderten.

Die Studie erschien am 18. Februar 2025 in der Fachzeitschrift „Nature Ecology & Evolution“.