Antike Klimaanalysen offenbaren unbekannte globale Prozesse

Häufig zitierten konventionellen Modellen zufolge hätten die Abkühlung und ein starker Rückgang des Meeresspiegels vor etwa 34 Millionen Jahren zu einer weit verbreiteten Kontinentalerosion und zur Ablagerung gigantischer Mengen sandigen Materials auf dem Meeresboden führen sollen. Dies war schließlich einer der drastischsten Klimaveränderungen auf der Erde seit dem Untergang der Dinosaurier.

Doch eine neue Stanford-Überprüfung von Hunderten von Studien, die Jahrzehnte zurückreichen, berichtet im Gegensatz dazu, dass an den Rändern aller sieben Kontinente kaum oder gar kein Sediment gefunden wurde, das auf diesen Übergang zurückgeht. Die Entdeckung dieser weltweit ausgedehnten Lücke in der geologischen Aufzeichnung wurde diese Woche in veröffentlicht Geowissenschaftliche Rezensionen.

„Die Ergebnisse haben uns gefragt: ‚Wo sind all die Sedimente geblieben?‘“, sagte der leitende Autor der Studie, Stephan Graham, Professor für Welton Joseph und Maud L’Anphere Crook an der Stanford Doerr School of Sustainability. „Die Beantwortung dieser Frage wird uns helfen, ein besseres grundlegendes Verständnis über die Funktionsweise von Sedimentsystemen zu erlangen und wie sich klimatische Veränderungen auf die Sedimentaufzeichnungen der Tiefsee auswirken.“

Die geologische Lücke bietet neue Einblicke in Sedimentablagerungs- und Erosionsprozesse sowie in die umfassenderen Umweltsignale des dramatischen Klimawandels, die Forschern helfen könnten, das globale Ausmaß des heutigen Klimawandels besser zu verstehen.

„Zum ersten Mal haben wir einen globalen Blick auf eine noch wenig erforschte Reaktion der größten Sedimentmassenbewegungssysteme des Planeten während des extremen Übergangs vom Eozän zum Oligozän geworfen“, sagte der Hauptautor der Studie, Zack Burton, Ph.D. ’20, der jetzt Assistenzprofessor für Geowissenschaften an der Montana State University ist.

Tim McHargue, außerordentlicher Professor für Erd- und Planetenwissenschaften an der Stanford University, ist ebenfalls Co-Autor der Studie.

Vom Treibhaus zum Eishaus

Während der Eozän-Oligozän-Periode erlebte die Erde eine starke Abkühlung des Planeten. In der Antarktis, die zuvor eisfrei war, entstanden riesige Eisschilde, der globale Meeresspiegel sank und es kam zu einem schweren Aussterben von Land- und Meereslebewesen.

Zuvor, im frühen Teil des Eozäns, das vor etwa 56 bis 34 Millionen Jahren dauerte, hatte die Erde laut Klima-Proxy-Aufzeichnungen die wärmsten Temperaturen und den höchsten Meeresspiegel, seit Dinosaurier vor mehr als 66 Millionen Jahren auf der Erde lebten .

Burton und Kollegen konzentrierten sich zunächst auf die Erforschung der Auswirkungen der Bedingungen des frühen Eozäns auf Ablagerungssysteme in der Tiefsee. Die daraus resultierende Studie – veröffentlicht in Wissenschaftliche Berichte im Jahr 2023 – fanden reichlich sandreiche Ablagerungen in den Meeresbecken entlang der Kontinentalränder der Erde.

Das Forschungsteam führte diesen Anstieg der Ablagerungen hauptsächlich auf verschärfte Klima- und Wetterbedingungen zurück, die die Erosion vom Land aus verstärkten. Als ihre Neugier geweckt war, weiteten Burton und seine Kollegen die Untersuchung auf das späte Eozän und das frühe Oligozän aus, als die Erde plötzlich vom „Treibhaus“- und „Treibhaus“-Klima in das Gegenteil überging, ein „Eishaus“-Klima.

Für die neue Studie haben die Forscher sorgfältig wissenschaftliche und technische Literatur durchforstet, die antike Sedimente bis zu mehreren Kilometern unter dem Meeresboden dokumentiert, und dabei Studien untersucht, die im letzten Jahrzehnt bis vor über einem Jahrhundert veröffentlicht wurden. Die Literatur umfasste Offshore-Öl- und Gasbohrstudien, Onshore-Gesteinsaufschlussstudien und sogar Interpretationen seismischer Daten, um auf Sedimenteigenschaften aus dem Eozän und Oligozän zu schließen. Insgesamt wurden etwas mehr als hundert geografische Standorte weltweit einbezogen, die jede kontinentale Landmasse umreißen.

Auch wenn die Methode der Literaturanalyse der Studie an sich nicht neu sei, könnte sich der Umfang eines solchen Ansatzes, der durch riesige Online-Datenbanken ermöglicht werde, als äußerst aufschlussreich erweisen, sagte Graham. „Es könnte andere ähnliche Ereignisse in der geologischen Vergangenheit geben, die einer genaueren Untersuchung bedürfen“, sagte Graham, „und der Weg dorthin besteht darin, genau das zu tun, was wir getan haben – eine wirklich gründliche Durchsuchung der globalen geologischen Literatur für bestimmte verdächtige Zeiträume.“ rechtzeitig.“

„Der eigentliche Prozess der Neubewertung, Neuuntersuchung und Neuanalyse von Literatur, die teilweise schon seit Jahrzehnten nicht mehr existiert, ist eine Herausforderung, kann aber sehr fruchtbar sein“, sagte Burton. „Die Methode kann zu spannenden und unerwarteten Erkenntnissen führen, wie wir sie hier machen konnten.“

Völlig unerwartet

Während Burton und seine Kollegen das zusammengestellte Dateninventar durchgingen, wurden sie zunehmend verwirrt über das scheinbare Nichterscheinen der Sedimente.

„Wir haben keine reichliche sandreiche Ablagerung gesehen, wie in unserer Untersuchung warmer Klimazonen des frühen Eozäns“, sagte Burton. „Stattdessen sahen wir, dass sich während der extremen klimatischen Abkühlung und ozeanografischen Veränderung des Eozän-Oligozäns markante, weit verbreitete Erosionsabweichungen – also Lücken in der Gesteinsaufzeichnung – gebildet hatten.“

Die Forscher bieten einige Theorien darüber an, warum es zu diesem Mangel an Ablagerungen kam. Starke Meeresbodenströmungen, die von der Temperatur und dem Salzgehalt des Wassers angetrieben werden, könnten durch den großen Klimawandel ausgelöst oder verstärkt worden sein und möglicherweise den Meeresboden erodieren und Sedimente wegfegen, die von den Kontinenten geflossen sind.

In der Zwischenzeit könnten Mechanismen von Festlandsockeln, die durch den Rückgang des Meeresspiegels freigelegt wurden, es den Sedimenten ermöglicht haben, die näher gelegenen Sedimentbecken vollständig zu umgehen und die Ablagerungen viel weiter hinaus in die Tiefseeebene des Meeresbodens zu befördern. Auch regional begrenzte Prozesse wie die Gletschererosion rund um die Antarktis dürften eine Rolle gespielt haben.

Welche Mechanismen auch immer im Spiel gewesen sein mögen, sie haben gemeinsam ähnliche Erosionsszenen in Meeresbecken auf allen Kontinenten geschaffen. Diese Allgegenwärtigkeit weist auf das hin, was die Forscher als globale Kontrollen bezeichneten – was bedeutet, dass tiefgreifende Klimaveränderungen überall zu spüren waren, von den höchsten Landmassen bis hin zu den tiefsten Gewässern.

Auf diese Weise könnten das abrupte Klimaereignis an der Eozän-Oligozän-Grenze und seine neu beobachteten, erheblichen Auswirkungen entlang der Kontinentalränder den Forschern helfen, das globale Ausmaß des sich heute abzeichnenden Klimawandels besser zu erfassen. Obwohl der vom Menschen verursachte Klimawandel der letzten paar Jahrhunderte im Vergleich zum Eozän-Oligozän-Übergang derzeit insgesamt viel geringer ausfällt, vollzieht er sich besorgniserregend schneller, sagten die Stanford-Forscher.

„Unsere Erkenntnisse können uns dabei helfen, uns darüber zu informieren, welche radikalen Veränderungen angesichts des raschen Klimawandels auf der Erdoberfläche auftreten können“, sagte Graham. „Die geologische Vergangenheit prägt die Gegenwart und insbesondere die Zukunft.“