Eine chemische Analyse von Sedimentkernen aus dem Nordpazifik zeigt eine konsistente Paarung von Vulkanasche und Hypoxie, einem Zustand mit niedrigem Sauerstoffgehalt im Ozean, der sich über Tausende von Jahren erstreckt, während Zeiten der schnellen Klimaerwärmung am Ende der letzten Eiszeit, neue Forschungsergebnisse, die heute veröffentlicht wurden in Natur zeigt an.
Das Verständnis der Beziehung zwischen vulkanischer Aktivität, Hypoxie und Eisschmelze aufgrund der Erwärmung während der letzten Eiszeit, die vor etwa 18.000 Jahren endete, wirft wichtige Fragen darüber auf, was passieren könnte, wenn sich der Planet heute erwärmt.
„Es ist derzeit nicht bekannt, ob Vulkanausbrüche mit der Erwärmung des Klimas zunehmen werden“, sagte der Hauptautor der Studie, Jianghui Du von der ETH Zürich in der Schweiz, der die Forschung als Doktorand am College of Earth, Ocean, and der Oregon State University durchführte Atmosphärenwissenschaften.
„Aber wir wissen, dass die verbleibenden Gletscher auf Vulkanen im Feuerring des Pazifischen Ozeans schnell schmelzen, und es wird wichtig sein, diesen Eisverlust in Vorhersagen über zukünftige Eruptionen einzubeziehen, die für besiedelte Regionen riskant wären und auch entstehende hypoxisch machen könnten Totzonen im Nordpazifik noch schlimmer.“
Die Ergebnisse deuten auf eine systematische Beziehung zwischen Klima, Gletscherschwund, vulkanischer Aktivität, biologischer Produktivität und Sauerstoffmangel im Ozean hin, sagte Alan Mix, Ozeanograph und Paläoklimatologe am Staat Oregon und Mitautor der Studie.
„Diese überraschenden Verbindungen zwischen Teilen der Erde, die wir normalerweise als getrennt betrachten, unterstreichen, wie miteinander verbunden das gesamte System wirklich ist“, sagte er. „Die Lösung von Umweltproblemen, wie sie uns in der anhaltenden Klimakrise begegnen, erfordert, dass wir das gesamte vernetzte System unvoreingenommen betrachten und nicht nur einzelne Teile.“
Die Vulkanregion im Pazifischen Ozean ist unter anderem deshalb als Feuerring bekannt, weil sie eine der aktivsten tektonischen und vulkanischen Regionen der Welt ist.
Der Zeitpunkt vulkanischer Ereignisse im Zusammenhang mit dem Rückzug der Kordilleren-Eisdecke, die einst große Teile des westlichen Nordamerikas bedeckte, deutet darauf hin, dass das schnelle Schmelzen der eisbedeckenden Vulkane in der Region eine erhöhte vulkanische Aktivität auslöste, sagte Mix.
„Die Eisbedeckung von Vulkanen ist wie ein Korken in einer Champagnerflasche. Entfernen Sie den eisigen Korken und Boom, die Eruptionen beginnen“, sagte er.
Frühere Forschungen hatten einige Ascheschichten in Sedimenten in der Region gezeigt, aber Dus chemische Studie, bei der Tiefseesedimentkerne aus dem Golf von Alaska verwendet wurden, enthüllte mehr Spuren von Asche, die mit dem Auge nicht sichtbar waren.
Du katalogisierte und verglich Vulkanausbrüche in eisbedeckten Gebieten mit solchen, die während der letzten Eiszeit nicht eisbedeckt waren.
„Wir fanden ein deutliches Muster vieler Eruptionen während der Erwärmung und des Eisrückgangs in den Gebieten, in denen Gletscher vorhanden waren, und viel weniger Veränderungen in der Häufigkeit von Eruptionen außerhalb der eisbedeckten Zone, insbesondere im Westen Nordamerikas“, sagte Du. „Das liefert starke Beweise für die vulkanische Reaktion auf Erwärmung und Eisrückgang.“
Die chemischen Fingerabdrücke zeigten auch eine konsistente Paarung von Vulkanasche und hypoxischen Ereignissen. Die Zunahme der Vulkanasche hat wahrscheinlich die Produktivität der Ozeane angeheizt, die letztendlich sauerstoffarme Bedingungen geschaffen hat.
Die Co-Autoren der Texas A&M University, Christina Belanger und Sharon (die nur einen Namen verwendet), untersuchten eine Art von Meeresbodenorganismen namens Foraminiferen und stellten fest, dass sie den Eintrag von Vulkanasche aus dem Golf von Alaska genau verfolgten. Diese Organismen gedeihen unter hochproduktiven Gewässern und können Bedingungen mit niedrigem Sauerstoffgehalt tolerieren.
„Vulkanasche enthält wichtige Spurennährstoffe für Plankton, insbesondere Eisen“, sagte Co-Autor Brian Haley, Forschungsprofessor an der Oregon State.
„Wenn die Asche auf den Ozean trifft, verschlingt das pflanzliche Plankton dieses Eisen und blüht auf. Dieser Düngeeffekt unterstreicht eine praktische Anwendung unserer Arbeit. Einige haben vorgeschlagen, den Nordpazifik mit Eisen zu düngen, um überschüssiges Kohlendioxid aus der Atmosphäre zu binden“, sagte er .
„Wir zeigen, dass die reale Welt dieses Experiment in der Vergangenheit mit vulkanischem Eisen effektiv durchgeführt hat und der Düngungseffekt funktioniert und Kohlenstoff in die Tiefsee exportiert. Das sind gute Nachrichten. Aber es gibt einige gefährliche Konsequenzen, denn wenn sich überschüssiges organisches Material zersetzt.“ es fällt in die Tiefen des Ozeans, es verbraucht Sauerstoff und schafft tote Zonen.“
Mehr Informationen:
Jianghui Du, vulkanischer Auslöser der Desoxygenierung des Ozeans während des Rückzugs der Cordilleran-Eisdecke, Natur (2022). DOI: 10.1038/s41586-022-05267-y. www.nature.com/articles/s41586-022-05267-y