Australische Geologen verwendeten plattentektonische Modelle, um die wahrscheinlichste Ursache für das extreme Eiszeitklima der Erde vor mehr als 700 Millionen Jahren zu ermitteln. Die vulkanischen Kohlenstoffemissionen erreichten ein Allzeittief und lösten eine globale Eiszeit aus, die 57 Millionen Jahre dauerte. Die in Geology veröffentlichte Forschung hilft uns, die Funktion des eingebauten Thermostats der Erde zu verstehen, der verhindert, dass sie in den Überhitzungsmodus gerät. Es zeigt auch, wie empfindlich das globale Klima auf die Kohlenstoffkonzentration in der Atmosphäre reagiert.

Australische Geologen haben herausgefunden, dass niedrige vulkanische Kohlendioxidemissionen und Gesteinsverwitterung in Kanada Schlüsselfaktoren für eine extreme Eiszeit vor 700 Millionen Jahren waren. Ihre Forschung stützt sich auf plattentektonische Modelle und geologische Beweise aus Südaustralien, um die Klimasensitivität der Erde und ihren natürlichen Thermostatmechanismus aufzuzeigen, und stellt das langsame Tempo des geologischen Klimawandels den schnellen Veränderungen gegenüber, die durch menschliche Aktivitäten verursacht werden. Quelle: NASA

Dr. Adriana Dutkiewicz, Hauptautorin der Studie und ARC Future Fellow, sagte: „Stellen Sie sich vor, die Erde wäre fast vollständig mit Eis und Schnee bedeckt. Dies geschah vor etwa 700 Millionen Jahren. Die Erde war von den Polen bis zum Äquator mit Eis und Schnee bedeckt, und die Temperaturen sanken. Die genaue Ursache dafür war jedoch eine offene Frage.“

Die Gletscherablagerungen der Sturt-Formation im nördlichen Teil der australischen Flinders Ranges in der Nähe des Arkaroola Wilderness Sanctuary sind etwa 717–66,4 Milliarden Jahre alt. Studienleiterin Dr. Adriana Dutkiewicz von der School of Earth Sciences der University of Sydney weist auf die dicke Schicht aus Gletscherablagerungen hin. Bildnachweis: Professor Dietmar Müller/University of Sydney

„Wir denken nun, wir haben das Rätsel gelöst: Historisch niedrige vulkanische CO2-Emissionen sind auf die Verwitterung einer großen Masse vulkanischen Gesteins jetzt in Kanada zurückzuführen; ein Prozess, der atmosphärisches CO2 absorbiert.“

Das Projekt wurde von den spektakulären Gletscherschuttstücken inspiriert, die alte Gletscher aus dieser Zeit hinterlassen haben und die in den Flinders Ranges in Südaustralien zu sehen sind.

Eine kürzlich von Co-Autor Professor Alan Collins von der University of Adelaide geleitete geologische Exkursion in die Berge veranlasste das Team, das EarthByte-Computermodell der University of Sydney zu verwenden, um die Ursprünge und Dauer dieser Eiszeit zu untersuchen.

Von vor 717 Millionen Jahren bis vor 660 Millionen Jahren war die Erde mit Eis und Schnee bedeckt – eine Eiszeit, die 57 Millionen Jahre dauerte. Geowissenschaftler der Universität Sydney unter der Leitung von Dr. Adriana Dutkiewicz und Professor Dietmar Müller haben eine mögliche Ursache identifiziert: Der vulkanische Kohlendioxidgehalt in der Atmosphäre hat Rekordtiefs erreicht. Dieses Video zeigt die Bewegung von Kontinenten (grau) und Plattengrenzen (orange) von vor 850 Millionen Jahren bis vor 540 Millionen Jahren (Schneeflocken erschienen während der „Schneeball-Erde“-Periode). Bildquelle: Ben Mather und Dietmar Müller/Universität Sydney

Die ausgedehnte Eiszeit, auch Stewart-Eiszeit genannt, benannt nach Charles Stewart, dem europäischen Entdecker Zentralaustraliens im 19. Jahrhundert, dauerte vor 717 bis 660 Millionen Jahren, lange bevor Dinosaurier und komplexe Pflanzenwelt an Land auftauchten.

Dr. Dutkiewicz sagte: „Für den Auslöser und das Ende dieser extremen Eiszeit wurden verschiedene Gründe vorgeschlagen, aber der mysteriöseste ist, warum sie 57 Millionen Jahre dauerte – eine Zeitspanne, die wir Menschen uns kaum vorstellen können.“

Das Team kehrte zu plattentektonischen Modellen zurück, die die Entwicklung von Kontinenten und Ozeanbecken nach dem Auseinanderbrechen des alten Superkontinents Rodina zeigen. Sie verbanden dies mit einem Computermodell, das die Kohlendioxidausgasung von Unterwasservulkanen entlang mittelozeanischer Rücken berechnete, wo Platten auseinanderlaufen und neue Ozeankruste entsteht.

Dr. Adriana Dutkiewicz von der School of Earth Sciences der University of Sydney, Flinders Ranges, Südaustralien. Quelle: Universität Sydney

Sie erkannten bald, dass der Beginn der Stewart-Eiszeit mit einem historischen Tiefstand der vulkanischen Kohlendioxidemissionen zusammenfiel. Darüber hinaus blieb der Ausfluss von Kohlendioxid während der gesamten Eiszeit relativ gering.

Dr. Dutkiewicz sagte: „Zu dieser Zeit gab es keine mehrzelligen Tiere oder Landpflanzen auf der Erde. Die Konzentration von Treibhausgasen in der Atmosphäre wurde fast ausschließlich durch das von Vulkanen ausgestoßene Kohlendioxid und den Verwitterungsprozess von Silikatgesteinen bestimmt, der Kohlendioxid verbraucht.“

Co-Autor Professor Dietmar Müller von der Universität Sydney sagte: „Die Geologie dominierte das Klima in dieser Zeit. Wir glauben, dass der Beginn der Stewart-Eiszeit das Ergebnis eines Doppelschlags war: einer plattentektonischen Reorganisation, die die vulkanische Entgasung minimierte, während Kanadas kontinentale Vulkangebiete zu erodieren begannen, wodurch der Atmosphäre Kohlendioxid entzogen wurde.“

Ein Blick von den Flinders Ranges auf das Akalura Wilderness Reserve. Gletscherablagerungen in der Stewart-Formation, die durch die Stewart-Eiszeit vor etwa 717–664 Millionen Jahren entstanden sind, bilden einen markanten Grat in der Mitte links auf dem Foto. Bildnachweis: Professor Dietmar Müller/University of Sydney

„Infolgedessen sank der atmosphärische Kohlendioxidgehalt auf das Niveau zu Beginn der Eiszeit, das unserer Schätzung nach unter 200 Teile pro Million liegt, also weniger als die Hälfte des heutigen Niveaus.“

Die Arbeit des Forschungsteams wirft interessante Fragen zur langfristigen Zukunft der Erde auf. Eine aktuelle Theorie geht davon aus, dass sich die Erde in den nächsten 250 Millionen Jahren in Richtung Pangaea Ultima entwickeln wird, einem Superkontinent mit so hohen Temperaturen, dass Säugetiere aussterben könnten.

Allerdings ist die Erde jetzt auch auf dem Weg zu geringeren vulkanischen Kohlendioxidemissionen, da sich Kontinentalkollisionen verstärken und die Plattengeschwindigkeiten abnehmen. Vielleicht wird es bei „Pangia Ultimate“ also wieder zu einem Schneeballeffekt kommen.

Dr. Dutkiewicz sagte: „Was auch immer in der Zukunft passiert, es ist wichtig zu beachten, dass die hier untersuchten geologischen Klimaveränderungen extrem langsam ablaufen. Laut NASA ist die Geschwindigkeit des vom Menschen verursachten Klimawandels zehnmal schneller als das, was wir bisher gesehen haben.“

Zusammengestellte Quelle: ScitechDaily