Die Rolle des Südatlantiks beim Kohlenstoffaustausch

In den Annalen der Erdgeschichte bin ich auf eine fesselnde Erzählung über Klimaschwankungen und den fesselnden Kohlenstoffaustausch gestoßen. Aktuelle Forschungsergebnisse, die in der Fachzeitschrift Schlagzeilen machten Globaler und planetarischer Wandelversetzt uns zurück in die letzte Eiszeit – eine Zeit, in der die Erde sehr unterschiedliche atmosphärische CO2-Werte und globale Temperaturen aufwies.

Diese Untersuchung untersucht winzige Mikroschalen, die in Meeressedimenten eingebettet sind, und entschlüsselt die komplizierte Beziehung zwischen der Atmosphäre unseres Planeten und dem rätselhaften Südatlantik. Begleiten Sie mich auf dieser faszinierenden Reise und erfahren Sie, wie diese Entdeckung unser Verständnis des Klimasystems der Erde verbessert.

Die letzte Eiszeit und die Heinrich-Stadiale

Stellen Sie sich eine Ära vor, in der unser Planet schnelle und dramatische Klimaveränderungen erlebte, die sich über geologische Epochen erstreckten. Diese klimatischen Umwälzungen tragen den Namen Heinrich Stadials (HS), eine Hommage an den Paläozeanographen Hartmut Heinrich. Diese Ereignisse waren durch die Abschwächung der Atlantischen Meridionalen Umwälzzirkulation (AMOC) und die Freisetzung kolossaler Eisberge in den Nordatlantik gekennzeichnet.

Diese Verlangsamung der AMOC führte zu einem Hitzestau im Südatlantik und einer Abkühlung im Nordatlantik. Erstaunlicherweise stieg während dieser HS-Episoden der CO2-Gehalt in der Atmosphäre an. Der wahrscheinliche Täter? Die natürliche Freisetzung von ozeanischem CO2 durch ein Phänomen, das als Auftrieb im Südpolarmeer, angrenzend an die Antarktis, bekannt ist.

Stabile Kohlenstoffisotope: Hinweise aus einer vergangenen Ära

Als Wissenschaftler sich in das Reich der stabilen Kohlenstoffisotope im antiken atmosphärischen CO2 vorwagten, stießen sie auf eine Fülle an Wissen. Sie entdeckten ein Überwiegen des leichteren Kohlenstoffisotops 12C. Dieses besondere 12C war seit Äonen in den Tiefen des Ozeans begraben, doch etwas orchestrierte seine Rückkehr in die Atmosphäre und trug zum steigenden CO2-Gehalt bei.

Um dieses Rätsel zu lösen, haben Forscher planktonische Foraminiferen ins Visier genommen. Diese winzigen Meereslebewesen, die mit kalkhaltigen Mikroschalen verziert sind, waren der Schlüssel zur Entschlüsselung der Meerestemperaturen. Im Wesentlichen fungierten diese winzigen Wesen als ozeanisches „Thermometer“, indem sie entscheidende Verhältnisse von Magnesium (Mg) zu Kalzium (Ca) in ihren Schalen aufdeckten. Ihre Ergebnisse deuteten auf eine Erwärmung des Südatlantiks während HS-Ereignissen hin, die mit der geschwächten AMOC harmonierte. Bemerkenswerterweise deuten aktuelle Beobachtungen auf eine jüngste Abschwächung der AMOC hin.

Kohlenstoffisotope in planktonischen Foraminiferen: Die Darstellung wird dicker

Die Intrige war damit noch nicht zu Ende. Kohlenstoffisotopenanalysen planktonischer Foraminiferen, die im Untergrund des Südatlantiks, etwa 300 Meter unter der Meeresoberfläche, leben, deckten Parallelen zu atmosphärischen Veränderungen während HS-Ereignissen auf. Es wurde mehr 12°C als 13°C entdeckt, was ein überzeugendes Bild ergibt. Aufgrund der unterschiedlichen biologischen Aktivitäten der Foraminiferen unterschieden sich diese Isotopenwerte jedoch zwischen den Mikroschalen und dem umgebenden Ozean (gelöster anorganischer Kohlenstoff).

Um das Gleichgewicht zwischen den Kohlenstoffisotopenwerten in Foraminiferenschalen und den Gewässern des Südatlantiks zu ermitteln, führten Forscher komplizierte Berechnungen durch, um Kohlenstoffisotopenwerte im Meerwasser vorherzusagen. Diese Berechnungen berücksichtigten Oberflächentemperaturen an drei verschiedenen Untersuchungsstandorten und globale Kohlenstoffisotopenwerte während jahrtausendealter HS-Ereignisse. Erstaunlicherweise offenbarten die Ergebnisse einen Gleichgewichtszustand zwischen den gemessenen Kohlenstoffisotopenwerten und ihren vorhergesagten Gegenstücken im Südatlantik.

Vereinfacht gesagt bergen diese winzigen Mikroschalen unschätzbare Erkenntnisse über den Kohlenstofftransfer zwischen dem Ozean und der Atmosphäre. Darüber hinaus zeigte die Studie, dass dieser Austausch nicht nur bei plötzlichen Ereignissen stattfand, sondern sich über einen längeren Zeitraum bis in die tieferen Schichten des Südatlantiks erstreckte.

Die Rolle des Südatlantiks als Kohlenstoffspeicher

Diese bahnbrechende Forschung deutet darauf hin, dass der Südatlantik während der letzten Eiszeit als Kohlenstoffspeicher diente und das Kohlenstoffgleichgewicht der Erde zwischen Ozean und Atmosphäre tiefgreifend beeinflusste. Diese Erkenntnisse bieten leistungsstarke Werkzeuge für Klimamodelle und helfen uns dabei, die Fähigkeit des Ozeans abzuschätzen, die in naher Zukunft erwarteten steigenden Mengen an atmosphärischem CO2 aufzunehmen.

Da die Übertragung von Kohlenstoff aus der Atmosphäre in die Ozeane zunimmt, können sich die Auswirkungen auf die Meeresökosysteme auswirken und ein Spektrum an Arten beeinflussen – von Fischen über Plankton bis hin zu Korallenriffen. Das Begreifen dieser Veränderungen ist von größter Bedeutung, insbesondere für Küstengemeinden, deren Leben eng mit diesen Ökosystemen verknüpft ist.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Sage über die Rolle des Südatlantiks beim Kohlenstoffaustausch ein lebendiges Porträt der dynamischen Vergangenheit unseres Planeten zeichnet. Diese uralten Rätsel liefern unschätzbare Erkenntnisse zur Bewältigung der Herausforderungen, die unser sich veränderndes Klima mit sich bringt. Unsere Expedition geht weiter, geleitet von Wissenschaftlern, die sich bemühen, das komplexe Geflecht von Wechselwirkungen zu entschlüsseln, die das Klimasystem unseres Planeten prägen.

Diese Geschichte ist Teil von Science X-Dialogwo Forscher Ergebnisse aus ihren veröffentlichten Forschungsartikeln melden können. Besuchen Sie diese Seite Weitere Informationen zum ScienceX Dialog und zur Teilnahme finden Sie hier.

Tainã Pinho hat einen MSc. in Meeresgeologie mit den Schwerpunkten Paläozeanographie und Paläoklima, woran Pinho seit 2016 arbeitet. Pinho absolvierte einen Master an der Universität von São Paulo (USP) in Brasilien und promoviert derzeit am Alfred-Wegener-Institut (AWI). Pinhos Forschungsreise widmet sich der Entschlüsselung der alten Ozeane und Klimazonen der Erde und zielt darauf ab, Licht auf die Kräfte zu werfen, die die Geschichte unseres Planeten geprägt haben.