Die Entstehung der Appalachen, einer Gebirgskette im Osten Nordamerikas, könnte eine größere Eiszeit ausgelöst haben. Als die Berge vor rund 450 Millionen Jahren durch die zusammenrückenden Erdplatten aus dem Meer empor gedrückt wurden, kamen die vulkanischen Gesteine in Kontakt zur Atmosphäre – und entzogen ihr große Menge an Kohlenstoffdioxid. Die Folge war eine Art negativer Treibhauseffekt – der „Eishaus“-Effekt.
Schon früher haben Wissenschaftler vermutet, dass die letzte Eiszeit, die vor rund 40 Millionen Jahren begann, durch den Anstieg des Himalajas verursacht sein könnte. Die neue Studie belegt nun einen solchen Zusammenhang zwischen Gebirgswachstum und atmosphärischer Abkühlung auch für die weitaus frühere Eiszeit des Ordoviziums. Dieses Erdzeitalter begann sehr warm, mit hohen Meeresspiegeln weltweit. Doch es endete kalt, die Gletscher bedeckten die Pole und Teile der Kontinente, die Meeresspiegel waren dramatisch gesunken.
Strontium verrät abrupten Wandel
„Wir sehen hier einen Mechanismus, der Treibhausbedingungen in Eishaus-Bedingungen umwandelte – und er steht in Verbindung mit der Verwitterung dieser vulkanischen Gesteine“, erklärte Seth Young, Geoforscher an der Ohio State Universität, auf dem Herbsttreffen der Geological Society of America in Philadelphia. Der Forscher und sein Team analysierten Quarzsandstein aus Nevada und zwei Fundstätten in Europa auf ihren Gehalt an verschiedenen Strontium-Isotopen.
Sie stellten fest, dass der Strontium-Anteil unmittelbar vor Beginn der ordovizischen Eiszeit dramatisch absank. „Wir beobachteten etwas im geochemischen Ablauf, dass uns sagt, es muss sich etwas in den Ozeanen geändert haben“, erklärt Young. Aber was? Eine mögliche Antwort wäre, so die Forscher, die Verwitterung einer großen Menge an vulkanischem Gestein, denn dieses hätte die Ablagerung von viel Sediment in den Meeren zur Folge – und damit auch eine Veränderung der geochemischen Zusammensetzung des Gesteins, wie sie heute beobachtet werden kann.
Verwitterung bindet CO2
Das dramatische Absinken der Strontium-Werte stimmt zeitlich genau überein mit der Auffaltung der Appalachen und liefert nach Ansicht der Geologen daher eine mögliche Erklärung. Die Krustenplatte, die heute vom Atlantik bedeckt ist, schob sich damals gegen die Nordamerikanische Platte und drückte vulkanisches Gestein vom ehemaligen Meeresboden nach oben und auf den Kontinentrand.
Das vulkanische Gestein verwittert extrem leicht, es reagiert mit Kohlendioxid und Wasser und zersetzt sich, die kohlenstoffhaltigen Verwitterungsreste werden weggespült und letztlich zu Sediment. Diese chemische Reaktion muss große Mengen an CO2 verbraucht und damit aus der Atmosphäre entfernt haben, so die Forscher – genau zu der Zeit, als die Eiszeit des Ordoviziums begann. Das Ganze spielte sich nach Schätzungen von Young und seinen Kollegen extrem schnell – zumindest nach geologischen Maßstäben ab: Innerhalb von nur sieben bis acht Millionen Jahren war der Großteil des anfälligen Gesteins verwittert.
Mechanismus auch für andere Eiszeiten gültig?
„Dieses Art des Gesteins gibt es auch heute noch dort, wo ozeanische Kruste unter eine andere Krustenplatte gedrückt wird“, erklärt Young. „Ungewöhnlich am Ordovizium ist die Tatsache, dass diese Inselbögen auf einen Kontinent hinaufgeschoben wurden. Die entsprechenden Gesteine im Pazifik sind heute meist unter Wasser und können daher nicht verwittern wie es die Appalachen taten.“
Die Studie liefert auch einen Hinweis darauf, dass auch andere Eiszeiten durch einen solchen geochemischen Prozess ausgelöst oder verstärkt worden sein könnten. „Im Himalaja war der Prozess wahrscheinlich der gleiche: Silikatgesteine werden der Atmosphäre ausgesetzt, ihre Verwitterung saugt CO2 aus der Atmosphäre und kühlt den Planeten ab“, erklärt Matthew Saltzman, Professor für Geowissenschaften an der Ohio State Universität. „Das ist vermutlich der einzige effektive Weg um die CO2-Konzentrationen unter eine Schwelle zu bringen, die niedrig genug ist, damit das Eis beginnt zu wachsen.“
(Ohio State University, 26.10.2006 – NPO)
