Wie wirkte sich das extreme Klima der Antike auf den Sand in der Tiefsee aus?

Geologen interessieren sich für den Sedimentzyklus – Erosion von Bergen, die Sand bildet, der ins Meer getragen wird – weil er grundlegend für das Verständnis der Funktionsweise des Planeten ist.

Es ist auch entscheidend für das Verständnis des globalen Sandbudgets und die Planung von Offshore-Operationen wie Ölförderung, Windparks und Kohlenstoffbindung. Jetzt haben Forscher den Sedimentzyklus der alten Erde während einer extrem heißen Periode auf der Suche nach Hinweisen auf die Auswirkungen extremer Klimaereignisse umfassend untersucht.

Durch die Synthese globaler Daten über Sandablagerungen in der Tiefsee identifizierten die Forscher ein Signal oder einen „Fingerabdruck“ des extremen Klimawandels vor etwa 50 Millionen Jahren: Trübungsablagerungen. Es wird angenommen, dass diese Ablagerungen, Beweise für uralte schnelle unterseeische Wasserströmungen, durch den Hangabtransport von Sedimenten verursacht wurden, die sich an der Spitze des Kontinentalhangs angesammelt haben.

„Dies deutet darauf hin, dass extreme Wetterereignisse und verschärfte globale klimatische Bedingungen, die zu einer verstärkten Erosion von Landschaften beitragen, die Lieferung von Sand in die Tiefsee verstärken könnten“, sagte Zack Burton, Lehrbeauftragter der Stanford University, Hauptautor einer Studie, die die am 8. Februar veröffentlichten Ergebnisse detailliert beschreibt Wissenschaftliche Berichte.

Hohe See

Die Forschung stellt eine lang gehegte Vorstellung in Frage, dass Änderungen des Meeresspiegels der dominierende Einfluss auf Sandablagerungen in der Tiefsee sind. Wenn der Meeresspiegel niedrig ist, haben die von den Bergen abgetragenen Sedimente eine bessere Chance, ihren Weg in die Tiefsee zu finden. Viele Forscher haben die Theorie aufgestellt, dass die hohe See verhindert, dass Sand in die Tiefsee abgelagert wird, da Küstenebenen und Unterwasser-Festlandsockel Barrieren für Sand sein könnten, der tiefe Gewässer erreicht.

Aber laut der Zusammenstellung der Studienautoren von 59 Fällen von Turbiditsystemen aus dem frühen Eozän, die vor 56 Millionen bis 48 Millionen Jahren aktiv waren, könnten klimatische Bedingungen und tektonische Aktivität für die Sandablagerung in der Tiefsee wichtiger sein als Änderungen des Meeresspiegels.

„Wir vermuteten, dass dies zutrifft, aber wir hatten die Größenordnung der in der Literatur dokumentierten Beispiele nicht erkannt“, sagte der leitende Studienautor Stephan Graham, Professor für Welton Joseph und Maud L’Anphere Crook an der Stanford Doerr School of Sustainability . „Es gab viel mehr dieser Tiefseevorkommen, als wir gedacht hatten.“

In dem Papier stellen die Forscher ein konzeptionelles Modell vor, das darauf hindeutet, dass Bedingungen wie intensive Niederschläge und integrierte Flussentwässerungen trotz außergewöhnlich hoher Meeresspiegel zu reichlich sandreichen Tiefseeablagerungen führen können.

Treibhausplanet

Die Erde hatte im frühen Eozän vor 56 bis 48 Millionen Jahren den höchsten Meeresspiegel – mit Ozeanen von über 200 Fuß über dem heutigen Niveau – seit dem plötzlichen Massensterben von drei Vierteln der Pflanzen- und Tierarten des Planeten vor etwa 66 Millionen Jahren. Es gab Regenwälder in der Arktis und Alligatoren lebten in den Dakotas.

Während einige dieser Bedingungen unergründlich sein mögen, gibt uns der heutige Klimawandel Einblicke in die extremen Klimaereignisse, die das frühe Eozän belagerten.

„Da die Erde immer heißer wird, weil CO2 den Treibhauseffekt verstärkt und der Meeresspiegel noch weiter ansteigt, würden wir erwarten, dass die zunehmende Intensität von Stürmen, höhere Niederschlagsraten – basierend auf Klimamodellen anderer Menschen – viel größere Auswirkungen haben von Sedimenten, die in die Tiefsee gelangen“, sagte Graham.

Auch wenn dies in absehbarer Zeit nicht relevant sein wird, sollte die Kraft der Trübungsströme nicht unterschätzt werden, um die Zukunftsfähigkeit der nächsten Generationen zu sichern. Die sedimentbeladenen Ströme, die als Trübungsströme bekannt sind, sind wie die verheerenden leuchtenden Lawinen, die ausbrechende Vulkane hinunterstürzen, sagte Graham.

Forscher erfuhren zum ersten Mal von Trübungsströmen, weil sie 1929 transatlantische Telegrafenkabel rissen. „Sie sind sehr starke Unterwasserströmungen von enormem Ausmaß“, sagte Burton.

Mit dieser Synthese von Trübungsablagerungen aus einer so kritischen Zeit in der Erdgeschichte hoffen die Forscher, dass andere weiterhin über die Aspekte des wärmeren Klimas spekulieren, die den globalen Sedimentzyklus beeinflussen könnten.

„Andere Faktoren, wie menschliche Interaktionen mit Sedimentsystemen und der terrestrischen Welt, in der wir alle leben, wirken zusammen, um die Bewegung von Sedimenten zu beeinflussen“, sagte Burton. „Ich denke, es ist aus einer alltäglichen Perspektive schwer zu betrachten, nur weil wir diese Systeme nicht sehen – sie sind Teil des wunderschönen Mysteriums der Tiefsee, über das wir so wenig wissen.“

Zu den Koautoren von Stanford gehören Tim McHargue und Alumni Chris Kremer (jetzt an der Brown University), Jared Gooley (jetzt am US Geological Survey Alaska Science Center), Chayawan Jaikla (jetzt bei Microsoft) und Jake Harrington.