Eine neue Simulation der Sonnenbahn innerhalb der Galaxis widerspricht der Theorie, nach der vergangene Eiszeiten beim Durchqueren von Spiralarmen entstanden. Die Arbeit unter Leitung von Adrian Melott und Andrew Overholt von der University of Kansas stützt sich dabei auf die im Jahr 2008 aus Daten des Spitzer-Weltraumteleskops neu berechnete Struktur des Milchstraßensystems.

In den vergangenen Jahren waren einige Astronomen zum Schluss gekommen, dass die großen Eiszeiten der vergangenen 500 Millionen Jahren stets dann auftraten, wenn das Sonnensystem einen der Spiralarme der Galaxis durchquerte. In diesen Regionen entstehen mehr Sterne, aber es treten auch mehr Supernovae auf, weswegen die kosmische Strahlung hier ebenfalls stärker sein sollte. Nach der Theorie regt diese in der Atmosphäre der Erde die Bildung von Wolken an, in dem sie mehr Kondensationskeime erzeugt. Diese sorgen für vermehrte Tropfen- und Eiskristallbildung, worauf mehr Sonnenlicht von den daraufhin zahlreicheren Wolken reflektiert wird und somit die globale Temperatur absinkt.

Eine Spiralgalaxie mit ihren Armen rotiert nicht etwa als starre Scheibe, sondern die einzelnen Sonnen beschreiben je nach ihrer Entfernung vom galaktischen Zentrum Bahnen mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten. Bei den Armen selbst handelt es sich um Stoßwellen, die sich langsam durch die Scheibe bewegen, ohne dabei Materie mitzuführen. Jede Sonne durchquert daher bei ihrem Umlauf nach und nach die einzelnen Arme.

Das im Jahr 2003 gestartete Infrarot-Weltraumteleskop Spitzer hatte bis 2008 genug Aufnahmen des Milchstraßensystems gemacht, um ihre Struktur neu zu berechnen. Nach diesen Daten besitzt die Galaxis lediglich zwei große Spiralarme und ihre Materie rotiert schneller als bisher gedacht. Auch die Modelle der Bewegung von Spiralarmen sind seither wesentlich komplexer geworden.

Mellot und seine Kollegen korrigierten aufgrund dieser geänderten Situation die berechneten Zeiten, zu denen sich das Sonnensystem in einem der Arme befand. Die gefundenen Zeiträume passen jedoch nicht mehr zu den aus geologischen Untersuchungen bekannten Klimaepochen der Vergangenheit.

Innerhalb der letzten Milliarde Jahre kam es etwa alle 140 Millionen Jahre zu einer globalen Eiszeit, bei der große Teile der Nord- und Südhalbkugel vergletschert waren. Auch derzeit befindet sich die Erde lediglich in einer Zwischenwarmphase innerhalb einer kalten Epoche.

Äußere astronomische Ursachen für diese noch ungeklärte Regelmäßigkeit werden von vielen Klimatologen als sehr wahrscheinlich empfunden. Die Spiralarmtheorie spielte hierbei bisher eher eine Außenseiterrolle. Als wahrscheinlichster Grund gilt eine komplizierte Überlagerung von periodischen Veränderungen der Exzentrizität der Erdumlaufbahn, der Neigung der Rotationsachse der Erde und langfristigen Veränderungen der Sonnenstrahlungsleistung.

Ralf Strobel