Antarktisches Grundwasser (AABW) bedeckt mehr als zwei Drittel des globalen Meeresbodens, und seine Bildung hat in letzter Zeit abgenommen. Seine langfristige Variabilität wurde jedoch nicht gut verstanden.
Forscher unter der Leitung von Prof. Deng Chenglong vom Institut für Geologie und Geophysik (IGG) der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (CAS) und ihre Mitarbeiter haben die Geschichte der AABW bis vor etwa 4,7 Millionen Jahren (mya) rekonstruiert. Sie fanden heraus, dass AABW mehrmals zusammengebrochen ist und solche Zusammenbrüche einen Feuchtigkeitstransport induziert haben könnten, um die Vereisung der nördlichen Hemisphäre (NHG) anzuheizen.
Diese Arbeit wurde veröffentlicht in Wissenschaftliche Fortschritte am 24. Februar.
Die Studie basierte auf einem Fe-Mn-Knollen mit 36 mm Durchmesser aus dem Ostpazifik, der sich 5.050 m unter dem Meeresspiegel befindet. Der Knoten wurde vom Guangzhou Marine Geological Survey, China Geological Survey, gesammelt.
Magnetisches Scannen war ein wichtiger Faktor bei der Bereitstellung präziser Datierungsergebnisse. „Dies ist ein Schlüssel, obwohl die endgültige Datierung durch eine Integration mit 10Be/9Be, Fluss von Metall Co und astronomischer Abstimmung erhalten wurde“, sagte Dr. Yi Liang von der Tongji-Universität, Erstautor der Studie und Postdoc am IGG/ CAS.
„Da AABW der Hauptlieferant von Sauerstoff in der Meeresbodenregion ist, haben wir verschiedene wissenschaftliche Methoden verwendet, um die Beziehung zwischen der Metallakkumulation im Fe-Mn-Knollen und den ozeanischen Redoxbedingungen zu identifizieren“, sagte Prof. Deng. „Ni-, Mn- und Cu-Gehalte werden verwendet, um AABW-Änderungen anzuzeigen.“
Diese Ergebnisse zeigen, dass der Meerwassersauerstoff im Ostpazifik seit etwa 3,4 mya einen linearen Anstieg erfahren hat. Dieser Trend stimmt mit der Beobachtung des Antarktischen Eisschildes (AIS) überein, was auf eine Kovariation zwischen ihnen hindeutet.
Beim Vergleich der AABW-Aufzeichnung mit anderen geologischen Aufzeichnungen aus den letzten Millionen Jahren fanden die Forscher eine glaziale Verstärkung der ozeanischen Bodenzirkulation. Diese Beobachtung impliziert, dass atmosphärisches CO2 möglicherweise regelmäßig in der Tiefsee gespeichert wurde, als das Erdklima kalt war, z. B. während vergangener Eiszeiten.
Die Vergleiche hoben deutlich sieben Intervalle mit schlechtem Meerwassersauerstoff hervor, was darauf hindeutet, dass der AABW-Einfluss auf ein viel geringeres Niveau reduziert wurde. Diese Perioden sind als AABW-Kollaps bekannt und begleiteten eine Verstärkung der nordatlantischen Tiefsee (NADW) sowie Schlüsselphasen der NHG-Geschichte, z. B. als NHG intensiviert oder verstärkt wurde.
Obwohl wir nicht wissen, was als Reaktion auf das anhaltende Schmelzen von AIS und die Verlangsamung von AABW passieren wird, könnte der Zusammenbruch von AABW die Erde in der Vergangenheit mehrere Male in ein raueres Gletscherklima gezogen haben.
Mehr Informationen:
Liang Yi et al., Plio-pleistozäne Tiefseeventilation im Ostpazifik und mögliche Verbindungen mit der Vereisung der nördlichen Hemisphäre, Wissenschaftliche Fortschritte (2023). DOI: 10.1126/sciadv.add1467. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.add1467