Nach einer Klimaerwärmung vor 56 Millionen Jahren, die von fünf bis acht Grad Celsius reichte, brauchte das Klima der Erde 20000 bis 50000 Jahre, um sich zu stabilisieren. Das haben Geowissenschaftler jetzt mit Hilfe von Sedimenten herausgefunden.
Der Klimawandel lässt die Temperaturen steigen und verstärkt die Gefahren durch Stürme, Starkregen und Hochwasser. Stellt sich die Frage: Wie schnell erholt sich das Klima von einer solchen Erwärmung, die auf immer mehr Kohlendioxid in der Atmosphäre zurückzuführen ist?
Dafür hat Philip Pogge von Strandmann, Professor für Sedimentgeochemie an der Johannes Gutenberg-Universität Mainz, die schnellste natürliche Erwärmungsphase unseres Klimas untersucht: das Paläozän/Eozän-Temperaturmaximum vor 56 Millionen Jahren. Damals erwärmte sich das Klima um fünf bis acht Grad Celsius. Das Temperaturmaximum dieser Zeit wird auch als Analogon für den aktuellen und künftigen Klimawandel verwendet.
Verwitterung von Gestein trägt zur Klimastabilisierung bei
Ausgelöst wurde der Klimawandel wahrscheinlich durch einen Vulkanausbruch, bei dem enorme Mengen an CO2 freigesetzt wurden. Doch je wärmer es ist, desto schneller verwittert Gestein. Dazu kommt: Ist viel Kohlendioxid in der Atmosphäre, löst sich auch einiges davon im Wasser. Dabei bildet sich Karbonsäure, die die Verwitterungsreaktion benötigt. Die Verwitterung von Gestein wird ein weiteres Mal beschleunigt.
Bei den Verwitterungsreaktionen entsteht endgültig im Ozean Karbonat, das Kohlendioxid einbindet und über lange Zeiträume im Wasser bleibt. „Wenn Gestein durch die gestiegenen Temperaturen schneller verwittert, wandelt es dabei auch viel Kohlenstoffdioxid aus der Atmosphäre in unlösliches Karbonat im Meerwasser um, der CO2-Gehalt müsste also langfristig wieder sinken, das Klima sich wieder erholen“, erklärt Pogge von Strandmann seine Theorie.
Durch zunehmende Gesteinsverwitterung stabilisiert sich der Klimawandel
Dieser Effekt könnte der Erde dabei geholfen haben, das Klima über Milliarden von Jahren gesehen recht stabil zu halten, Und er könnte das totale Aussterben von Leben durch den Klimawandel verhindert haben. Um die Theorie zu überprüfen, haben Pogge von Strandmann und sein Team die Verwitterung untersucht, die vor 56 Millionen Jahren an den Steinen aufgetreten ist. Die Ergebnisse untermauern nach seinen Angaben die Theorie.
„Die Verwitterung der Steine hat damals durch die Klimaerwärmung um fünfzig Prozent zugenommen, die Erosion, also der physische Teil der Verwitterung, stieg sogar auf das Dreifache“, berichtet der Experte. Aufgrund der Erwärmung hätten auch Verdunstung, Regen und Stürme zugenommen, die die Erosion ankurbelten: „Als Folge der zunehmenden Gesteinsverwitterung stabilisierte sich das Klima, allerdings brauchte es dafür 20000 bis 50000 Jahre.“
Verhältnis der Lithium-Isotope im Gestein lässt Rückschlüsse zu
Doch wie sind die Forschenden an diese Ergebnisse gekommen? Schließlich fanden diese Verwitterungen vor 56 Millionen Jahren statt. Die Antwort liegt in den Steinen. Lösen sich Steine auf, so setzen sie dabei Lithium frei, genauer gesagt die Isotope Lithium-6 und Lithium-7. Diese geben sie an das umgebende Wasser ab.
Wie es um das Verhältnis der Isotope Lithium-6 und Lithium-7 im Wasser bestellt ist, wird durch die Art der Verwitterung bestimmt, also durch das Verhältnis von Erosion und Verwitterung. Ton, der sich etwa am Meeresgrund befindet, lagert vor allem Lithium-6 ein, während Lithium-7 im Wasser bleibt.
Das Forscherteam hat zwei Arten von Untersuchungen durchgeführt. Zum einen analysierte es Meereskarbonate, die sich vor 56 Millionen Jahre gebildet haben, ein Gestein, das chemische Bestandteile aus dem Wasser aufnimmt. Zum zweiten untersuchte es Tonmineralien aus Dänemark und von Spitzbergen, die ebenfalls in dieser Zeit entstanden. Aus den ermittelten Daten konnten die Forscherinnen und Forscher Rückschlüsse auf die Verwitterung und den Klimawandel vor 56 Millionen Jahren ziehen.
Foto: Morgan Jones
