Ein kilometerdicker Eispanzer bedeckt die Weltmeere, vielerorts bis auf den Grund. Gebirge aus Gletschern türmen sich über den Landmassen. Keine Wolke trübt den Himmel, so trocken ist die Luft.

Nur hie und da haben Vulkane Poren in die Eiskruste gebohrt, in ihrer unmittelbaren Umgebung finden Algenkolonien ein dürftiges Auskommen.

Weiß und öd stellt sich ein Forscher-Duo den blauen Planeten vor rund 600 Millionen Jahren vor. Mit ihrer These von der Erde als durchs All fliegendem Schneeball haben die beiden die geologische Fachwelt aufgeschreckt: Seit der Behauptung, ein gewaltiger Meteorit habe den Dinosauriern den Garaus gemacht, hat es unter den Erdgeschichtlern keinen so radikalen Vorschlag mehr gegeben.

So skeptisch auch viele Kollegen sein mögen, die Geologen Paul Hoffman und Daniel Schrag von der Harvard University sind überzeugt, genügend Beweise dafür zusammengetragen zu haben, dass die Erde sogar mehrere Tiefkühlphasen durchlitt. Die Durchschnittstemperaturen seien damals auf minus 50 Grad gefallen - die letzte Eiszeit, deren Ende vor 10 000 Jahren der Mensch noch miterlebte, mutet im Vergleich geradezu frühlingshaft an.

Doch Hoffman und Schrag, die ihre Ideen kürzlich in der Fachzeitschrift »Scientific American« vorstellten, begnügen sich nicht damit, die frühgeschichtliche Welt zum Kühlhaus zu erklären: Den Supereiszeiten, so behaupten sie, sei jeweils auch noch eine deftige Sauna-Sitzung gefolgt.

Fürchterlich setzte das Wechselbad des Weltklimas dem irdischen Leben zu. Und doch ging es am Ende gestärkt aus der Zeit der Entbehrungen hervor: Erst die drastischen Frost-Hitze-Zyklen, so beteuern die beiden Forscher, hätten der »kambrischen Explosion« vor etwa 540 Millionen Jahren den Weg bereitet, jener plötzlichen Entfaltung biologischer Vielfalt, in deren Verlauf auch die ersten Wirbeltiere auftraten.

Eine ganze Reihe bisher unerklärlicher Phänomene haben die beiden Forscher-Rebellen zu einem Theorie-Gebäude zusammengefügt:

* So war unklar, warum sich weltweit Spuren von Abraum finden, den vor rund 600 Millionen Jahren in Äquatornähe liegende Gletscher vor sich her geschoben haben müssen. Heute findet sich im Tropengürtel nur auf den höchsten Gipfeln der Anden oder auf dem fast 6000 Meter hohen Kilimandscharo ewiges Eis. Und selbst während der letzten Eiszeit rückten die Gletscher am Äquator nicht sehr viel tiefer in die Täler vor.

* Auch eigenartige eisenhaltige Gesteinsschichten im kalifornischen Death Valley sowie in Australien und Namibia gaben den Geologen Rätsel auf. Sie stammen aus der Zeit kurz vor der kambrischen Explosion und müssen in einer extrem sauerstoffarmen Umwelt entstanden sein - und dies, obwohl die Atmosphäre damals der heutigen durchaus ähnlich war.

* Gesteinsproben aus dieser Zeit weisen eine ungewöhnliche Mischung von Kohlenstoffisotopen auf - auch hier wusste niemand zu sagen, warum.

»All diese irritierenden Puzzleteile ergeben vor dem Hintergrund einer Schneeball-Erde erstmals ein sinnvolles Bild«, erläutert Schrag.

Er und sein Kollege Hoffman berufen sich auf Überlegungen, die bereits in den sechziger Jahren der in Leningrad lehrende Klimaforscher Michail Budyko angestellt hatte: Eis, so seine Argumentation, reflektiert das Sonnenlicht weit stärker als Wasser oder Land. Folglich wirft es, wenn es sich einmal an den Polkappen zu bilden beginnt, Wärme ins All zurück. Dieser Effekt kühlt die Erde ab und beschleunigt wiederum das Wachstum des Eispanzers.

Ist dieser einmal bis über den 30. Breitengrad hinausgewachsen, so hatte Budyko ausgerechnet, dann ist der Prozess durch nichts mehr aufzuhalten: Der weiße Mantel kriecht immer weiter gen Äquator vor, bis er auch das letzte Fleckchen Erde bedeckt hat.

Von den Experten wurde diese Rechnung jedoch nur als interessantes Gedankenspiel betrachtet. Niemand nahm ernsthaft an, dass es auf Erden jemals so weit gekommen sein könnte. Denn wie hätte der Eisplanet die Herrschaft des Frostes je wieder abschütteln sollen?

Erst 1986 gab der Geologe Joe Kirschvink vom kalifornischen Caltech eine plausible Antwort auf diese Frage: Den Vulkanen schrieb er die Rolle des Retters zu. Sie hätten fortwährend das Treibhausgas Kohlendioxid in den frostigen Himmel geschleudert.

Normalerweise wird dieses Gas vom Regen gelöst und so gleichsam aus der Luft ausgewaschen. In einer Eiswelt jedoch verdunstet kaum Wasser; Schnee und Regen gibt es deshalb nicht. Folglich hat sich in der Atmosphäre Kohlendioxid angereichert, bis die Konzentration schließlich ein Vielhundertfaches des heutigen Wertes erreicht hatte.

Irgendwann war der Treibhauseffekt schließlich stark genug, um den Planeten aus seinem eisigen Dornröschenschlaf zu wecken: Die gefrorenen Ozeane und Gletscher begannen weltweit aufzutauen.

Das setzte nun eine Kaskade von Prozessen in Gang, an deren Ende ein schwülheißes Inferno stand: Je mehr Löcher sich im Eisschild auftaten, desto weniger Sonnenwärme strahlte ins All zurück. Dies ließ das Eis weiter schmelzen, bis schließlich der Planet in einem Treibhausklima mit Mitteltemperaturen von 40 bis 50 Grad schwitzte - so heiß ging es auf Erden seither nie wieder zu.

Sehr viel Aufmerksamkeit bekam Kirschvink für seine kühnen Thesen freilich nicht. Zu abenteuerlich erschien das Bild vom weißen Planeten, zu dürftig waren die geologischen Fakten.

Ein erfahrener Geologe jedoch, der an der Skelettküste Namibias 760 bis 600 Millionen Jahre alte Gesteine aus schroffen Felswänden klopfte, hatte Kirschvinks Thesen mit großer Faszination gelesen: Noch war Paul Hoffman zwar nicht auf der Suche nach Spuren einer Supereiszeit. Trotzdem grübelte er darüber, warum seine Proben - wie gleichaltrige Gesteine auf der ganzen Welt - diese eigenartige Mischung von Kohlenstoffisotopen aufwiesen.

Diese Mischung entspricht derjenigen, die aus Vulkanen ausgestoßen wird. Das aber dürfte eigentlich nicht so sein. Denn die Aktivität irdischen Lebens führt dazu, dass sich das Verhältnis der verschiedenen Kohlenstoff-Varianten verschiebt.

Die Gesteine aus der Epoche vor 600 Millionen Jahren jedoch muten an, als stammten sie von einem gänzlich unbelebten Planeten. Die typischen Auswirkungen biologischer Aktivität finden sich nicht. Einen Reim hatte sich noch niemand auf dieses Phänomen machen können.

»An einem Novemberabend im Jahre 1997 fiel es mir dann wie Schuppen von den Augen«, erinnert sich Hoffman, noch immer verwundert darüber, dass der Groschen erst so spät fiel: »Kirschvinks vereister Planet erklärt das alles wunderbar.«

Gemeinsam mit seinem Kollegen Schrag setzte Hoffman nun Puzzle für Puzzle die raue Jugend des Planeten Erde zusammen: Gletscher mussten sich, wie es Budyko ausgerechnet hatte, bis in die Tropen vorgeschoben haben und dort die Abraumhalden aufgetürmt haben, die die Geologen immer verwirrt hatten. Ein Deckel aus Eis versiegelte die Ozeane über Jahrmillionen hin, so dass das Wasser völlig an Sauerstoff verarmte. Nur so konnten sich die eisenhaltigen Gesteine gebildet haben, für die es bisher keine Erklärung gab. Und nachdem fast alles Leben auf Erden unter dem Eisschild erstickt war, pumpten Vulkane Kohlenstoff in die Atmosphäre - in genau der Mischung, die sich in den namibischen Gesteinen gefunden hatte.

Vor rund 750 Millionen Jahren, vermuten Hoffman und Schrag, müsse das Pendelspiel zwischen Affenhitze und Bitterkälte begonnen haben. In dieser Epoche der Erdgeschichte gruppierten sich alle Kontinente in Äquatornähe; an den Polen dehnten sich riesige Ozeane aus. Und genau diese Verteilung von Erd- und Wassermassen, so konnten Hoffman und Schrag in Klimamodellen nachweisen, begünstigt die Totalvereisung.

Vor etwa 580 Millionen Jahren fand die Berg- und Talfahrt der Temperaturen

schließlich ein Ende, denn einige der Kontinente waren im Laufe der Jahrmillionen Millimeter für Millimeter bis in die Polarregionen vorgestoßen. Außerdem verstärkte sich die Sonneneinstrahlung.

Bis zu diesem Zeitpunkt hatte die klimatische Tour de Force das Leben auf Erden gewaltig gebeutelt. Nur wenige primitive Organismen waren widerstandsfähig genug, das krasse Wechselspiel von Tiefkühltruhe und Backofen zu überstehen. Rückzugswinkel für Algen etwa mögen kleine Tümpel gewesen sein, die sich rund um Vulkaninseln gebildet hatten. Heiße Quellen am Meeresboden ernährten unterdes genügsame Bakterien.

Ihre große Chance, argumentieren Hoffman und Schrag, bot sich den wenigen hartgesottenen Überlebenden, nachdem das Klima wieder in gemäßigteren Bahnen verlief. Denn nachdem das Eis seinen Griff gelockert hatte, konnten sie nun die verwaisten ökologischen Nischen besetzen. »Das schuf die Grundlage für die kambrische Explosion«, erklärt Hoffman. »Innerhalb weniger Jahrmillionen konnten sich Flora und Fauna voll entfalten.«

Zwar tut sich zwischen dem Ende der letzten Supereiszeit und dem kambrischen Bio-Feuerwerk eine Lücke von immerhin 40 Millionen Jahren auf. Doch die beiden Harvard-Geologen erschüttert das nicht.

Längst, so versichern sie, häufen sich Hinweise darauf, dass die Entwicklung höheren Lebens früher begann. In China etwa fanden sich Schwämme, die vor rund 580 Millionen Jahren gelebt haben müssen.

In eine ähnliche Richtung deuten auch Daten der Molekularbiologen: Sie versuchen mit Hilfe von DNS-Vergleichen zu ermitteln, wann sich der Stammbaum verzweigte, der so unterschiedliche Tierformen wie Seesterne, Krebse und Rin-gelwürmer hervorbrachte. Das Ergebnis: just zu jener Zeit, als der Wechsel von Superfrost und Bruthitze die Erde heimsuchte. HUBERTUS BREUER