Australische Geologen haben mithilfe plattentektonischer Modelle ermittelt, was höchstwahrscheinlich vor mehr als 700 Millionen Jahren zu einem extremen Eiszeitklima in der Erdgeschichte geführt hat.
Die Studie, veröffentlicht in Geologie, hilft uns, die Funktionsweise des in der Erde eingebauten Thermostats zu verstehen, der verhindert, dass die Erde im Überhitzungsmodus stecken bleibt. Es zeigt auch, wie empfindlich das globale Klima auf die atmosphärische Kohlenstoffkonzentration reagiert.
„Stellen Sie sich vor, die Erde wäre fast vollständig zugefroren“, sagte die Hauptautorin der Studie, ARC Future Fellow Dr. Adriana Dutkiewicz. „Genau das geschah vor etwa 700 Millionen Jahren: Der Planet war von den Polen bis zum Äquator mit Eis bedeckt und die Temperaturen sanken. Was genau dies verursachte, war jedoch eine offene Frage.“
„Wir glauben nun, dass wir das Rätsel gelöst haben: historisch niedrige vulkanische Kohlendioxidemissionen, unterstützt durch die Verwitterung eines großen Haufens vulkanischen Gesteins im heutigen Kanada; ein Prozess, der atmosphärisches Kohlendioxid absorbiert.“
Das Projekt wurde von den Gletschertrümmern inspiriert, die die uralte Vereisung aus dieser Zeit hinterlassen hat und die in den Flinders Ranges in Südaustralien spektakulär beobachtet werden können.
Eine kürzlich durchgeführte geologische Exkursion zu den Ranges unter der Leitung von Co-Autor Professor Alan Collins von der University of Adelaide veranlasste das Team, die University of Sydney zu nutzen EarthByte Mithilfe von Computermodellen sollen die Ursache und die außergewöhnlich lange Dauer dieser Eiszeit untersucht werden.
Vor 717 bis 660 Millionen Jahren war die Erde von Schnee und Eis bedeckt – eine 57 Millionen Jahre dauernde Eiszeit. Geowissenschaftler der Universität Sydney unter der Leitung von Dr. Adriana Dutkiewicz und Prof. Dietmar Müller haben die wahrscheinliche Ursache gefunden: den historisch niedrigen Wert von vulkanischem Kohlendioxid in der Atmosphäre. Bildnachweis: Ben Mather und Dietmar Müller/The University of Sydney
Die ausgedehnte Eiszeit, nach dem europäischen Kolonialforscher Zentralaustraliens im 19. Jahrhundert, Charles Sturt, auch Sturtian-Eiszeit genannt, erstreckte sich von 717 bis 660 Millionen Jahren, eine Zeit, lange bevor die Dinosaurier und die komplexe Pflanzenwelt an Land existierten.
Dr. Dutkiewicz sagte: „Für den Auslöser und das Ende dieser extremen Eiszeit wurden verschiedene Ursachen vorgeschlagen, aber der mysteriöseste Aspekt ist, warum sie 57 Millionen Jahre andauerte – eine Zeitspanne, die wir Menschen uns kaum vorstellen können.“
Das Team griff auf ein plattentektonisches Modell zurück, das die Entwicklung von Kontinenten und Ozeanbecken zu einer Zeit nach dem Auseinanderbrechen des alten Superkontinents Rodina zeigt. Sie verbanden es mit einem Computermodell, das die CO2-Entgasung von Unterwasservulkanen entlang mittelozeanischer Rücken berechnet – den Stellen, an denen Platten auseinandergehen und neue Ozeankruste entsteht.
Sie erkannten bald, dass der Beginn der Sturtian-Eiszeit genau mit einem historischen Tiefstand der vulkanischen CO2-Emissionen zusammenhängt. Zudem blieb der CO2-Ausfluss über die gesamte Dauer der Eiszeit relativ gering.
Dr. Dutkiewicz sagte: „Zu dieser Zeit gab es keine mehrzelligen Tiere oder Landpflanzen auf der Erde. Die Treibhausgaskonzentration der Atmosphäre wurde fast ausschließlich durch CO2-Ausgasungen aus Vulkanen und durch Verwitterungsprozesse von Silikatgestein bestimmt, die CO2 verbrauchen.“ „
Co-Autor Professor Dietmar Müller von der Universität Sydney sagte: „Zu dieser Zeit bestimmte die Geologie das Klima. Wir gehen davon aus, dass die Sturtian-Eiszeit aufgrund eines Doppelschlags einsetzte: Eine plattentektonische Reorganisation brachte die vulkanische Entgasung auf ein Minimum, während gleichzeitig eine kontinentale Eiszeit herrschte.“ Vulkanprovinz in Kanada begann zu erodieren und verbrauchte atmosphärisches CO2.
„Das Ergebnis war, dass das atmosphärische CO2 auf ein Niveau sank, bei dem die Vereisung einsetzt – was unserer Schätzung nach unter 200 ppm liegt, also weniger als die Hälfte des heutigen Niveaus.“
Die Arbeit des Teams wirft interessante Fragen zur langfristigen Zukunft der Erde auf. Einer aktuellen Theorie zufolge würde sich die Erde in den nächsten 250 Millionen Jahren in Richtung Pangaea Ultima entwickeln, einem Superkontinent, der so heiß ist, dass Säugetiere aussterben könnten.
Allerdings befindet sich die Erde derzeit auch auf einem Weg geringerer vulkanischer CO2-Emissionen, da Kontinentalkollisionen zunehmen und die Platten langsamer werden. Vielleicht verwandelt sich Pangaea Ultima also wieder in einen Schneeball.
Dr. Dutkiewicz sagte: „Was auch immer die Zukunft bringt, es ist wichtig zu beachten, dass der geologische Klimawandel, wie er hier untersucht wird, äußerst langsam verläuft.“ Laut NASA„Der vom Menschen verursachte Klimawandel vollzieht sich zehnmal schneller als je zuvor.“
Mehr Informationen:
Adriana Dutkiewicz et al., Dauer der Sturtianischen „Schneeball-Erde“-Vereisung im Zusammenhang mit außergewöhnlich geringer Ausgasung des mittelozeanischen Rückens, Geologie (2024). DOI: 10.1130/G51669.1