Für die Wissenschaftler, die die Geschichte der Erde erforschen, sind diese drastischen Veränderungen wie ein neues Kapitel in einem Buch: Sie unterteilen die Erdgeschichte in verschiedene Abschnitte, die Äonen genannt werden.

Zu Beginn, vor 4,5 Milliarden Jahren war die Erde völlig unbewohnbar. Sie entstand als eine heiße Kugel aus glühendem geschmolzenem Gestein, umgeben von heißen, ätzenden und giftigen Gasen. Das klingt wie eine Beschreibung der Hölle – und vom griechischen Wort „Hades“ für Hölle stammt auch der Name dieser Zeit: Hadaikum. Es endete vor etwa vier Milliarden Jahren mit der ersten großen Veränderung: Die Erde war so weit abgekühlt, dass die Oberfläche fest wurde – die Erde bekam eine Kruste.

Die Erde kühlte weiter ab, so dass sich auf der Kruste flüssiges Wasser sammeln konnte: Meere entstanden. Und in diesen Meeren begann vor etwa 3,8 Milliarden Jahren das Leben – zunächst aber nur in Form einfachster Bakterien. Das griechische Wort für Ursprung oder Beginn steckt im Namen dieser Zeit: Archaikum. Eine wichtige Klimaveränderung vor etwa 2,5 Milliarden Jahren markierte den Übergang zur nächsten Epoche: Die primitiven Lebewesen begannen, die Umwelt zu beeinflussen. Sie produzierten Sauerstoff, der bislang in der Atmosphäre fast gar nicht vorkam.

Die frühen einzelligen Lebensformen wurden mit der Zeit komplexer, sie bildeten Zellkerne. Später begannen einige auch, dauerhaft in Verbünden zusammenzuarbeiten – daraus wurden schließlich die ersten mehrzelligen Organismen. Allerdings hatten sie noch keine festen Schalen oder Skelette, so dass aus dieser Zeit kaum Fossilien erhalten sind. Dieser Zeit vor dem Entstehen der Fossilien verdankt diese Epoche ihren Namen: Proterozoikum.

Das Proterozoikum endete vor 550 Millionen Jahren mit einer Explosion des Lebens: Innerhalb kurzer Zeit entwickelte sich aus den primitiven Lebensformen eine enorme Artenvielfalt. Diese Arten waren viel komplexer gebaut – und einige hatten auch schon harte Schalen, die erstmals als Fossilien erhalten blieben. Daher wird für die Wissenschaftler die Geschichte des Lebens erst ab diesem Zeitpunkt so richtig sichtbar. Und nach dem griechischen Begriff für „sichtbar“ ist auch diese Epoche bennant: Phanerozoikum.

Dieses Zeitalter des Lebens dauert seit 550 Millionen Jahren bis heute an. Allerdings verlief auch die Entwicklung des Lebens nicht gleichmäßig: Nach der explosionsartigen Ausbreitung des Lebens gab es zwei verheerende Massensterben. Diese markieren weitere wichtige Einschnitte in der Erdgeschichte, so dass Wissenschaftler das Zeitalter des Lebens, das Phanerozoikum in drei Abschnitte, Ären genannt, einteilen.

Die älteste Ära des Phanerozoikum begann vor 550 Millionen Jahren mit der massenhaften Entstehung neuer Arten. Man nennt sie das Erdaltertum oder Paläozoikum. Zunächst spielte sich das Leben nur in den Ozeanen ab. Dann besiedelten die Pflanzen das Land, später zog auch die Tierwelt nach: Zuerst entwickelten sich die Amphibien, die sich bereits ein wenig an Land vortasten konnten, und schließlich auch Reptilien, die unabhängig vom Wasser wurden und das Land eroberten. Das Erdaltertum endete vor etwa 251 Millionen Jahren mit dem größten Massensterben aller Zeiten: Über 90 Prozent aller Tier- und Pflanzenarten starben aus, vor allem in den Meeren. Der Grund ist bis heute nicht endgültig geklärt. Wissenschaftler vermuten, dass eine Eiszeit schuld war, möglicherweise als Folge eines Meteoriteneinschlags.

Als sich die überlebenden Tier- und Pflanzenarten an ihre neue Umwelt gewöhnen mussten, brach das Erdmittelalter oder Mesozoikum an. Es ist vor allem das Zeitalter der Dinosaurier: Riesige Echsen entwickelten sich und beherrschten das Leben fast 200 Millionen Jahre lang. Doch auch das Erdmittelalter endete mit einem einschneidenden Ereignis: Vor etwa 65 Millionen Jahren schlug ein großer Meteorit auf der Erde ein. Dabei wurde so viel Staub und Asche in die Luft geschleudert, dass sich der Himmel verdunkelte und sich das Klima für lange Zeit veränderte. Die Dinosaurier und viele andere Arten starben aus.

Davon profitierten vor allem kleine Säugetiere, die sich am besten an den Klimawandel anpassen konnten. Sie hatten sich bereits im Erdmittelalter entwickelt, waren aber im Schatten der Dinosaurier geblieben. Nun konnten sie sich rasant ausbreiten, die unterschiedlichsten Lebensräume erobern und sich immer weiter entwickeln. Auch der Mensch stammt von dieser Gruppe ab. Dieses jüngste Zeitalter hält bis heute an und wird daher auch die Erdneuzeit oder Känozoikum genannt.

Diese grobe Einteilung der Erdgeschichte orientiert sich an sehr einschneidenden Veränderungen des Lebens: Explosionsartige Vermehrung oder Massensterben. Dazwischen gab es aber weitere Umbrüche durch verschiedene andere Einflüsse – Veränderungen der Meere und Kontinente durch die Kontinentalverschiebung, Klimawandel zwischen Eis- und Warmzeiten, Zusammensetzung der Luft und vieles mehr. Immer bevorzugten die neuen Bedingungen einzelne Arten und benachteiligten andere. So können die drei Abschnitte des Phanerozoikum (Zeitalter des Lebens) noch jeweils in mehrere Perioden unterteilt werden.

Vor gut 4,5 Milliarden Jahren verdichteten sich Kometen, Asteroiden, Gas und Staub zu unserem Planeten. Die eigene Schwerkraft presste diese Einzelteile zusammen, so dass sie einem starken Druck ausgesetzt waren. Am höchsten war dieser Druck natürlich im Erdkern, auf dem das Gewicht der gesamten äußeren Schichten lastete. Als Folge des hohen Drucks wurde das Gestein stark aufgeheizt und geschmolzen. Nach außen wurden der Druck und damit auch die Temperatur weniger. Trotzdem blieb die Erdoberfläche noch mehrere hundert Millionen Jahre lang sehr heiß und konnte sich nicht abkühlen und verfestigen.

Um den Grund hierfür zu verstehen, mussten die Wissenschaftler den Mond anschauen: Uralte Mondkrater aus der Entstehungszeit des Sonnensystems verraten uns, dass der Mond in seinen jungen Jahren von zahlreichen Meteoriten getroffen wurde. Man geht deshalb davon aus, dass auch die Erde zur gleichen Zeit einem regelrechten Gesteinsbombardement aus dem All ausgesetzt war. Die Brocken stürzten mit hoher Geschwindigkeit auf die Erde – und entsprechend heftig waren die Einschläge: Schon Brocken von einigen hundert Tonnen konnten locker eine Explosion von der Stärke einer Atombombe verursachen!

So wurde die Erdoberfläche noch lange Zeit weiter aufgeheizt, immer wieder aufgewühlt und blieb so flüssig. Erst als nach einigen hundert Millionen Jahren die Einschläge allmählich nachließen, sanken die Temperaturen an der Erdoberfläche. Das Gestein konnte langsam erstarren und eine Erdkruste bilden, die im Laufe weiterer Jahrmillionen immer dicker wurde. Doch bis heute ist sie nur eine hauchdünne Schicht, die auf einem zähflüssigen, heißen Erdinneren schwimmt.

Wissenschaftler vermuten, dass das Wasser von Kometen stammt. Diese Klumpen aus Eis und Staub bildeten sich ursprünglich am Rand des Sonnensystems. Manche gerieten aber auch auf Bahnen ins Innere des Sonnensystems und wurden Bestandteil der frisch entstehenden Planeten.

Anfangs waren die jungen Planeten sehr heiß – so heiß, dass das Gestein schmolz und eine flüssige Kugel formte. Und das Eis der Kometen schmolz nicht nur, sondern verdampfte sogar. Weil der Wasserdampf viel leichter war als das geschmolzene Gestein, blubberte er nach oben Richtung Oberfläche. Dort entwich er durch Vulkane in die Atmosphäre.

Als sich die Erde dann langsam abkühlte, wurde der Dampf wieder zu flüssigem Wasser. Anschaulicher gesagt: Es begann, zu regnen. Diese ersten Regengüsse müssen stärker als jedes Gewitter gewesen sein, das wir uns heute vorstellen können. Und es muss sehr lange geregnet haben – mehrere zehntausende Jahre. Große Teile der jungen Erdoberfläche wurden überflutet – an manchen Stellen bis zu zehn Kilometer hoch. So entstanden die Ozeane.

Und was ist mit dem Wasser auf den anderen Planeten passiert? Warum gibt es dort keine Ozeane? Merkur hat nicht genügend Schwerkraft, um überhaupt eine Atmosphäre festzuhalten – der Wasserdampf entwich wie alle Gase einfach ins Weltall. Das gleiche ist auch auf dem Mond passiert. Auf der Venus ist die Sonneneinstrahlung so stark, dass das Wasser ebenfalls ins All hinaus verdampft wurde. Auf dem Mars ist es dagegen zu kalt, dort werden jedoch große Eisvorkommen unter der Oberfläche vermutet. Und die Gasplaneten haben keine feste Oberfläche, auf der sich Meere bilden könnten. Auf dem Jupitermond Europa vermutet man einen Ozean aus Wasser, doch die Oberfläche ist gefroren. So bleibt die Erde der einzige Himmelskörper im Sonnensystem mit Meeren.

Ein Student namens Stanley Miller kam 1953 auf eine Idee: Er wollte die Umweltbedingungen auf der Erde vor etwa 3,8 Milliarden Jahren in einem Experiment nachzustellen. Dazu füllte er einen Glaskolben mit Wasser sowie einigen Gasen, die vermutlich Bestandteile der Ur-Atmosphäre waren: Ammoniak, Methan und Wasserstoff. In diesem Gasgemisch zündete er elektrische Entladungen, um die Blitze der damaligen Gewitter zu simulieren. Das Wasser sollte den natürlichen Wasserkreislauf nachstellen. Dazu gab es eine Heizung, wo das Wasser verdampfte und Kühlschlange, an denen es wieder kondensierte.

Dieses Experiment ließ Miller mehrere Tage laufen und untersuchte danach das Wasser. Darin fand er eine bestimmte Art chemischer Verbindungen: Aminosäuren, ein wichtiger Bestandteil der Zellen aller Lebewesen. Miller hatte so bewiesen, dass aus einfachen Gasen die Bausteine des Lebens entstehen können.

Deshalb gehen heute die Wissenschaftler davon aus, dass auf ähnliche Weise auch die Gase in der Ur-Atmosphäre zu organischen Stoffen reagierten. Regen spülte sie ins Meer, vor allem in flachen Gewässern konnten sich hohe Konzentrationen ansammeln. Ob durch aggressive Sonnenstrahlen oder Blitze – die Teilchen müssen immer wieder miteinander reagiert haben. Eine zufällige Kombination von Molekülen hatte dann zum ersten Mal eine besondere Eigenschaft: Sie war in der Lage, sich selbst zu vervielfältigen – der Beginn des Lebens.

Wenn man in der Erdgeschichte zurückschaut, findet man schon vor über zwei Milliarden Jahren Spuren von Lebewesen, die Sauerstoff benötigt haben müssen. Damals muss es also schon Sauerstoff in der Luft gegeben haben.

Noch deutlich älter sind versteinerte Spuren von mikroskopisch kleinen Bakterien, Blaualgen genannt. Und die haben es in sich: Diese Organismen waren die ersten, die die Energie des Sonnenlichts für ihren Stoffwechsel nutzen konnten. Sie nahmen Wasser und Kohlendioxid aus ihrer Umwelt auf und wandelten diese mit Hilfe der Sonnenenergie in Zucker um, der ihnen als Energiespeicher diente. Außerdem entstand bei dieser chemischen Reaktion – sozusagen als Abfallprodukt – Sauerstoff. Mit dem Sauerstoff konnten die Bakterien jedoch nichts anfangen und gaben ihn einfach in die Umgebung ab.

Zu dieser Zeit gab es reichlich Sonnenlicht und Kohlendioxid und die Weltmeere waren vergleichsweise warm. Dies waren beste Bedingungen für die Blaualgen, und so konnten sie sich stark vermehren und ausbreiten. Dabei produzierten sie immer mehr Sauerstoff, der sich über Jahrmillionen zunächst in den Meeren und später in der Atmosphäre ansammelte.

So schuf das Abfallprodukt dieser Bakterien die Voraussetzungen für höhere Lebensformen im Wasser und auf dem Land. Aus den Bakterien gingen später die Chloroplasten hervor, die bis heute in jeder Pflanze die Sonnenenergie einfangen. Auch das Prinzip der sogenannten Photosynthese ist gleich geblieben: Mit Hilfe von Sonnenlicht werden Wasser und Kohlendioxid zu Zucker und Sauerstoff umgesetzt. Der Zucker dient als Nährstoff für die Pflanze, der Sauerstoff wird in die Luft abgegeben und von Menschen und Tieren eingeatmet.

In unserem Sonnensystem gibt es nicht nur die Sonne, Planeten und Monde. Man hat auch viele kleine Gesteins- und Metallbrocken entdeckt. Sie sind wesentlich kleiner und nicht so schön rund wie Planeten, daher nennt man sie Kleinplaneten oder Asteroiden. Wie ihre großen Geschwister kreisen sie auf regelmäßigen Bahnen um die Sonne. Die meisten Asteroiden findet man im „Asteroidengürtel“ zwischen der Mars- und der Jupiterbahn.

Ab und zu stoßen zwei dieser Asteroiden zusammen. Bei einem solchen Crash entstehen jede Menge Trümmer und Splitter. Diese fliegen von der bisherigen Umlaufbahn weg, quer durch das Sonnensystem. Manche von ihnen geraten in die Nähe der Erde, werden von ihr angezogen und stürzen auf die Erde. Diese abstürzenden Brocken nennt man auch Meteorit.

Auf der Erde würden sie buchstäblich wie ein Stein vom Himmel fallen – wenn es nicht die Atmosphäre gäbe. Denn die Meteoriten sind so schnell, dass die Luft gar nicht schnell genug zur Seite ausweichen kann. Die Luft vor dem abstürzenden Steinbrocken wird zusammengedrückt und dadurch extrem heiß. Die Luft fängt an zu glühen, und der Meteorit beginnt zu verdampfen. Das können wir dann als leuchtenden Streifen sehen, der über den Himmel zieht – eine Sternschnuppe.

Die meisten Meteoriten sind so klein, dass sie auf dem Weg durch die Luft vollständig verglühen. Die Leuchtspur endet dann einfach am Himmel. Größere Trümmer verlieren zwar unterwegs auch an Masse, verdampfen aber nicht ganz. Sie erreichen den Erdboden und schlagen dort ein.

Was diese Meteoriten auf der Erde anrichten, hängt davon ab, wie groß sie sind. Kleine Meteoriten mit einigen Zentimetern Durchmesser hinterlassen zum Beispiel gerade mal eine Delle in einem Autodach.

Der größte bekannte Meteorit schlug vor etwa 65 Millionen Jahren ein. Er hatte einen Durchmesser von mehreren Kilometern und riss einen Krater von 180 Kilometern Durchmesser. Der Einschlag schleuderte so viel Staub in die Luft, dass die Sonne für hunderte von Jahren verdunkelt wurde. Dadurch starben auf der ganzen Welt Pflanzen und Tiere aus – dies war das Ende der Dinosaurier.

Zum Glück sind solche großen Meteoriten sehr selten, so dass wir uns keine Sorgen machen müssen. Außerdem können wir – anders als die Dinosaurier – mit Teleskopen den Himmel beobachten und solche großen Asteroiden lange vor dem Einschlag entdecken.

Während eine Sternschnuppe in wenigen Sekunden verglüht, bleibt eine andere Erscheinung länger sichtbar: Kometen mit ihrem Schweif stehen Tage oder Wochen am Himmel. Auch ihnen haben die Menschen früher viele Eigenschaften angedichtet – als göttliche Zeichen, Verkünder von Unheil oder Vorbote freudiger Ereignisse. Doch die Wahrheit ist etwas weniger spektakulär.

Astronomen nennen Kometen auch „schmutzige Schneebälle“. Sie kommen aus dem äußeren Sonnensystem, weit entfernt von der wärmenden Kraft der Sonne. Dort ist es so kalt, dass Wasser sofort zu Eis gefriert. So bilden sich Klumpen aus Eisbrocken und Staub – schmutzige Schneebälle eben.

Auch ein Komet zieht zunächst weit entfernt von der Sonne seine Bahn – bis er durch einen Zusammenstoß umgelenkt wird und in Richtung des inneren Sonnensystems fliegt. Er kommt der Sonne näher und empfängt mit der Zeit immer mehr Licht und Wärme. Dadurch fängt die gefrorene Oberfläche an, aufzutauen und sogar zu verdampfen. So entsteht eine Hülle aus Wasserdampf und Staub um den Kometen.

Gleichzeitig bekommt der Komet den „Sonnenwind“ zu spüren – das sind winzige Teilchen, die mit hoher Geschwindigkeit aus der Sonne heraus fliegen. Sie treffen auf die Dampfhülle des Kometen. Dadurch wird die Dampfhülle des Kometen weg geblasen, so dass sie eine längliche Wolke bildet, die von der Sonne weg zeigt. Wenn diese Wolke dann vom Sonnenlicht getroffen wird, erscheint sie als leuchtender Streifen – der Schweif des Kometen.

Der Komet fliegt einen Bogen um die Sonne und entfernt sich dann wieder. Wenn er weit genug von der Sonne weg ist, hört auch das Auftauen und Verdampfen auf. Der Schweif verschwindet und der Komet zieht als schmutziger Schneeball durch die Weiten des äußeren Sonnensystems. Je nach Kometenbahn dauert es viele Jahrzehnte oder sogar Jahrhunderte, bis er wieder in die Nähe der Sonne kommt.

In der oberen Gesteinsschicht liegen der Regel nach die jüngeren Fossilien. Je tiefer man in die Sedimentschichten vordringt, desto älter sind auch die Fossilien, die dort lagern. Sehr alte, aber dennoch häufig gefundene Fossilien sind zum Beispiel die Ammoniten. Das sind Überreste von Schalentieren, die vor Hunderten Millionen Jahren lebten und vor etwa 65 Millionen Jahren ausgestorben sind. Weil sie nur in einem begrenzten Zeitraum lebten, kann so in etwa das Alter des Gesteins bestimmt werden, in dem sie gefunden worden sind.

Um ein Fossil zu entdecken, muss man nicht unbedingt tief in der Erde bohren. Wenn sich im Lauf von Jahrmillionen die Gesteinsschichten heben, werden auch tiefer gelegene Schichten nach oben gedrückt und durch Abtragung freigelegt. So können Fossilien von den untersten Schichten des Meeresbodens, wie es in den Kalkalpen der Fall ist, bis auf hohe Berggipfel hinauf gelangen.

Doch nicht nur in Gestein, auch im Harz von Bäumen werden Pflanzen und Tiere, wie Mücken oder Käfer, gefangen. Im Lauf langer Zeit verwandelt sich das klebrige Baumharz in festen Bernstein. In diesem gelblich-durchsichtigen Gestein sind Insekten oder Pflanzen, die vor Jahrmillionen lebten, noch heute sehr gut zu erkennen.

Während der Eiszeiten breiteten sich die Gletscher aus. Eismassen schliffen über den Untergrund, hobelten Täler aus und schoben Geröllmassen vor sich her. Solange es kalt war, blieben große Wassermengen im Eis gebunden, was den Meeresspiegel sinken ließ. Sobald die Temperaturen wieder stiegen, schmolz das Eis und auch der Meeresspiegel stieg wieder an. Täler und Senken füllten sich mit Wasser, wurden zu Flüssen und Seen.

Tiere und Pflanzen erschienen oder verschwanden mit den Temperaturwechseln. In einer besonders warmen Phase lebten zum Beispiel viele verschiedene Dinosaurierarten. Als es kühler wurde, starben viele von ihnen aus. Typisch für die letzte Eiszeit waren Tiere wie Mammut, Rentier oder Wisent. Mit den steigenden Temperaturen verschwanden sie von der Bildfläche oder sie zogen in kühlere Regionen. Rentiere zum Beispiel haben ihre Heimat noch heute in Nordeuropa, Sibirien und Kanada.

Die Erdkruste, die unseren Planeten umhüllt, ist spröde und rissig. Sie ähnelt einer zersprungenen Eierschale und setzt sich aus sieben großen und vielen kleineren Platten zusammen. Einige von ihnen bilden die Kontinente, andere den Ozeanboden. Diese Platten der Erdkruste treiben auf einem heißen, zäh fließenden Gesteinsbrei umher und werden dabei von Bewegungen im Erdinneren angetrieben, genauer gesagt: von Strömungen des Erdmantels. Fachleute sagen auch: Sie driften. All diese Vorgänge rund um die Bewegung der Erdplatten heißen Plattentektonik, die Bewegung selbst auch Plattendrift.

Dort, wo die einzelnen Platten aneinander grenzen, ist die Erde besonders aktiv. An einigen dieser Plattengrenzen dringt heißes Gestein aus dem Erdmantel nach oben und kühlt sich ab. Hier bildet sich neue Erdkruste: die beiden Platten wachsen und werden dadurch auseinandergedrückt. Dort dagegen, wo zwei Platten aufeinander prallen, wird die leichtere von ihnen – die kontinentale Kruste – zusammengeknautscht und zu Gebirgen aufgefaltet. Die schwerere der beiden – die ozeanische Kruste – verschwindet dagegen langsam in der Tiefe. Durch die Hitze im Erdinneren wird ihr Gestein wieder aufgeschmolzen. Während die Kante der Platte in der Tiefe versinkt, zieht sie den Rest der Platte hinter sich her und treibt so die Plattenbewegung zusätzlich an.

Entlang solcher Plattenränder häufen sich Vulkanausbrüche, Erdbeben, lange Gebirgsketten und tiefe Ozeangräben. Die meiste Unruhe an der Erdoberfläche bringt die größte ihrer Platten mit sich: Es ist die Pazifische Platte, die mit einer Geschwindigkeit von etwa 10 Zentimetern pro Jahr nach Nordwesten rückt. An ihren Rändern finden sich die meisten aktiven Vulkane der Erde, heftige Erdbeben erschüttern die Region. Wegen der häufigen Vulkanausbrüche und Beben heißt diese Plattengrenze auch der „Pazifische Feuerring“.