Heute ist die Antarktis eisig und lebensfeindlich. Schuld daran ist ein plötzlicher Kälteeinbruch vor 34 Millionen Jahren. Was ihn auslöste, haben Forscher jetzt herausgefunden: Die Verwitterung von großen Mengen Gestein veränderte damals den Kohlenstoffkreislauf und damit auch den Gehalt des Treibhausgases CO2 in der Luft. Als Folge wurde es kalt – und die Antarktis weiß, wie das deutsch-amerikanisches Forscherteam im Fachmagazin „Nature Geoscience“ berichtet.
Vor 34 Millionen Jahren gedieh in der Antarktis noch ein üppiger Wald mit Buchen und Palmfarnen. Innerhalb der geologisch sehr kurzen Zeit von 200.000 Jahren kühlte die Erdatmosphäre drastisch ab. Der Gehalt des Treibhausgases Kohlendioxid in der Atmosphäre sank und die Antarktis wurde zu dem eisbedeckten Kontinent, wie wir ihn heute kennen. Was diese Abkühlung auslöste, war bisher nur in Teilen klar. Vermutet wurde bereits, dass die Verwitterung von Gestein eine wichtige Rolle bei diesem Klimasturz spielte. Chandranath Basak vom Max-Planck-Institut für marine Mikrobiologie und Ellen Martin von der University of Florida haben dies jetzt genauer untersucht.
CO2 aus der Atmosphäre aufgenommen
Wenn karbonatreiches Gestein verwittert, wird dabei Kohlendioxid verbraucht und in chemische Verbindungen eingebaut. Dadurch entzieht die Verwitterung der Atmosphäre das Treibhausgas CO2 und verändert auch die chemische Zusammensetzung des Meerwassers – denn Rückstände dieser Verwitterung enden früher oder später als Sediment auf dem Boden des Ozeans. Wissenschaftler können aus diesen Jahrmillionen alten Ablagerungen besondere Ereignisse der Erdgeschichte ablesen. Basak und Martin analysierten dafür Bleiisotope und entwickelten einen neuen Ansatz, mit dem sie die Menge und Art der Verwitterung von Gestein in der Vergangenheit bestimmen können.
„Mit dieser Methode können wir sagen, ob Sedimente durch chemische Verwitterung, also durch die Veränderung durch chemische Prozesse, oder durch physikalische Verwitterung, beispielsweise durch den Abtrag durch Gletscher entstanden sind“, sagt Basak. So konnten sie nachweisen, dass karbonathaltiges Gestein in der Antarktis vor rund 34 Millionen Jahren verstärkt verwitterte. Als Folge davon ging die Konzentration des Klimagases Kohlendioxid soweit zurück, dass es zu einer Abkühlung des Klimas und dem darauf folgenden Aufbau der Eisdecke kam.
Im Meer führte der verstärkte Einstrom der Lösungsprodukte des Gesteins zu einer vermehrten Ablagerung von Karbonat. Das im Meerwasser gelöste CO2 wurde darin gebunden. Dieser Prozess ist die Umkehrung dessen, was heute in den Ozeanen stattfindet: Statt zunehmender Versauerung und Auflösung von karbonathaltigen Ablagerungen wurde das Meer quasi „entsäuert“. Dadurch konnte das Wasser mehr CO2 aus der Atmosphäre aufnehmen und trug so dazu bei, das Klima abzukühlen.
„Es ist nicht einfach, die Prozesse, die vor Millionen von Jahren zur Klimaveränderung an der Grenze vom Eozän zum Oligozän geführt haben, zu rekonstruieren“, sagt Basak. „Dennoch glauben wir, mit unserer Arbeit einen wichtigen Beitrag zum Verständnis dieser Übergangszeit zu liefern.“ (Nature Geoscience, 2013; doi: 10.1038/NGEO1707)
(Nature Geoscience, 29.01.2013 – NPO)
