Wissenschaftler der Universitäten Sydney und der Sorbonne-Universität haben die geologischen Aufzeichnungen der Tiefsee genutzt, um einen Zusammenhang zwischen den Umlaufbahnen von Erde und Mars, vergangenen globalen Erwärmungsmustern und der Beschleunigung der Tiefseezirkulation zu entdecken.
Sie entdeckten einen überraschenden 2,4-Millionen-Jahres-Zyklus, in dem tiefe Strömungen zu- und abnehmen, was wiederum mit Perioden erhöhter Sonnenenergie und einem wärmeren Klima verbunden ist.
Die Studie, veröffentlicht in Naturkommunikationbefasst sich mit der Frage, wie sich der Klimawandel im geologischen Zeitmaßstab auf die Ozeanzirkulation auswirkt und wie dies Wissenschaftlern dabei helfen könnte, zukünftige Klimaergebnisse zu modellieren. Die Forscher wollten herausfinden, ob Meeresbodenströmungen in einem wärmeren Klima stärker oder schwächer werden.
Diese Zyklen stehen in keinem Zusammenhang mit der aktuellen schnellen globalen Erwärmung, die durch den Ausstoß menschlicher Treibhausgase verursacht wird. Die Studie hat jedoch tiefe Wirbel identifiziert, die mit der Erwärmung der Meere einhergehen und der Stagnation der Ozeane entgegenwirken könnten, die sich voraussichtlich auf die AMOC (Atlantic Meridional Overturning Circulation) auswirken könnte, die den Golfstrom antreibt und gemäßigtes Klima in Europa aufrechterhält.
Hauptautorin ARC Future Fellow Dr. Adriana Dutkiewicz von der EarthByte Group der University of Sydney an der School of Geosciences und Co-Autoren nutzten mehr als ein halbes Jahrhundert wissenschaftlicher Bohrdaten von Hunderten von Standorten weltweit, um die Stärke der Tiefseeströmungen zu verstehen Zeit.
Dr. Dutkiewicz sagte: „Eine Sedimentationsunterbrechung weist auf starke Tiefseeströmungen hin, während eine kontinuierliche Sedimentansammlung auf ruhigere Bedingungen hinweist. Durch die Kombination dieser Daten mit einer erweiterten Spektraldatenanalyse konnten wir die Häufigkeit von Sedimentationsunterbrechungen über 65 Millionen Jahre hinweg ermitteln.“
In Zusammenarbeit mit Professor Dietmar Müller (Universität Sydney) und außerordentlichem Professor Slah Boulila (Sorbonne) nutzte Dr. Dutkiewicz die Tiefsee-Sedimentaufzeichnungen, um Zusammenhänge zwischen Sedimentverschiebungen und Veränderungen in der Erdumlaufbahn zu überprüfen.
Sie fanden heraus, dass sich die Stärke der Tiefseeströmungen in 2,4-Millionen-Jahres-Zyklen ändert.
Diese Zyklen werden als „astronomische große Zyklen“ bezeichnet, deren Auftreten aufgrund der Wechselwirkungen zwischen Erd- und Marsumlaufbahnen vorhergesagt wird. Allerdings finden sich in den geologischen Aufzeichnungen nur selten Hinweise darauf.
Dr. Dutkiewicz sagte: „Wir waren überrascht, diese 2,4 Millionen Jahre dauernden Zyklen in unseren Tiefsee-Sedimentdaten zu finden. Es gibt nur eine Möglichkeit, sie zu erklären: Sie hängen mit Zyklen in den Wechselwirkungen zwischen Mars und Erde zusammen, die die Sonne umkreisen.“ .“
Co-Autor Professor Müller fügte hinzu: „Die Schwerkraftfelder der Planeten im Sonnensystem interferieren miteinander, und diese Wechselwirkung, Resonanz genannt, verändert die Exzentrizität der Planeten, ein Maß dafür, wie nahe ihre Umlaufbahnen an einer Kreisbahn sind.“
Für die Erde bedeutet dies Perioden mit höherer Sonneneinstrahlung und wärmerem Klima in Zyklen von 2,4 Millionen Jahren. Die Forscher fanden heraus, dass die wärmeren Zyklen mit einem häufigeren Auftreten von Brüchen in der Tiefseeaufzeichnung korrelieren, was mit einer stärkeren Tiefseezirkulation zusammenhängt.
Dieses Ergebnis ist unerwartet, da Hinweise aus Beobachtungen und Ozeanmodellen darauf hindeuten, dass das derzeitige atlantische Zirkulationssystem, das AMOC, das den Golfstrom erzeugt, in einem wärmeren Klima aufgrund der Meereisschmelze zum Erliegen kommen könnte.
Professor Müller sagte jedoch: „Das Gefrieren und Schmelzen des Meereises ist nicht der einzige Mechanismus, der die Zirkulation in der Tiefsee beeinflusst. Es wird vorhergesagt, dass sich die Wirbel in der Tiefsee in einem sich erwärmenden, energiereicheren Klimasystem verstärken, wenn größere Stürme häufiger werden.“
Diese Wirbel ähneln riesigen Strudeln und erreichen häufig den Meeresboden im Tiefsee, was zu Meeresbodenerosion und großen Sedimentansammlungen führt, die als Konturiten bezeichnet werden und Schneeverwehungen ähneln.
Dr. Dutkiewicz sagte: „Unsere Tiefseedaten aus 65 Millionen Jahren deuten darauf hin, dass wärmere Ozeane eine kräftigere Tiefenzirkulation haben. Dies wird möglicherweise verhindern, dass der Ozean stagniert, selbst wenn die atlantische meridionale Umwälzzirkulation langsamer wird oder ganz aufhört.“
Wie sich das Zusammenspiel verschiedener Prozesse, die die Tiefseedynamik und das Leben im Meer antreiben, in der Zukunft auswirken könnte, ist noch nicht genau bekannt, aber die Autoren hoffen, dass ihre neuen Ergebnisse bei der Entwicklung besserer Klimamodelle helfen werden.
Mehr Informationen:
Dutkiewicz, A. et al. Tiefsee-Unterbrechungsaufzeichnungen zeigen Umlaufgeschwindigkeit um 2,4 Millionen Exzentrizitäts-Grand-Zyklen, Naturkommunikation (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-46171-5