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Verwittertes Gestein im Wide Angle of a Bryce Canyon National Park im US-Staat Utah. Bildrechte: imago images/Ardea

Dank GesteinsverwitterungKlima-Erholung "schon" in 20.000 bis 50.000 Jahren möglich

Stand: 21. Oktober 2021, 17:20 Uhr

Hohe Kohlendioxid-Emissionen sorgten vor 56 Millionen Jahren für eine schnelle Klimaerwärmung von fünf bis acht Grad Celsius. Doch bereits 20.000 bis 50.000 Jahre später stabilisierte sich das Klima wieder. Die hohen Temperaturen und das viele CO2 selbst waren der Grund dafür. Sie beförderten im großen Stil die Verwitterung von Gestein, was wiederum zur Klimastabilisierung beitrug.

Vor knapp 56 Millionen Jahren erlebte die Erde ihre bislang schnellste natürliche Klimaerwärmungsphase. Während des sogenannten Paläozän/Eozän-Temperaturmaximums (PETM) stieg die globale Temperatur innerhalb von etwa vier Jahrtausenden um fünf bis acht Grad Celsius an. Als wahrscheinlichster Auslöser dieser Klimaerwärmung gelten große Vulkanaktivitäten. Durch sie wurden gigantische Mengen an Kohlendioxid in die Atmosphäre geblasen.

Doch genauso "schnell" wie die globale Temperatur nach erdgeschichtlichen Maßstäben anstieg, kühlte sie sich auch wieder ab. Bereits 20.000 bis 50.000 Jahre später hatte sich das Klima auf unserem Planeten wieder stabilisiert. Doch wie war das möglich?

Geochemischer Prozess angekurbelt

Sedimente aus dem Paläozän/Eozän-Temperaturmaximum auf der dänischen Insel Fur. Bildrechte: Morgan Jones

Forscher der Universität Mainz unter der Leitung des Geowissenschaftlers Prof. Dr. Philip Pogge von Strandmann haben Antworten auf diese spannende Frage gefunden. Ihre Studie wurde jetzt im Fachmagazin Science Advances veröffentlicht. Dabei fanden sie heraus, dass das vor 56 Millionen Jahren freigesetzte CO2 und der dadurch forcierte Temperaturanstieg einen geochemischen Prozess ankurbelten, der 20.000 bis 50.000 Jahre später selbst maßgeblich zur Stabilisierung des Klimas beitrug.

Hohe Tempteraturen und viel CO2

Denn damals wie heute gilt: Hohe Temperaturen und viel CO2 in der Atmosphäre verstärken die Gesteinsverwitterung auf der Erde.

Schon die Wärme selbst befördert die Erosion. Zudem löst sich ein Teil des vielen Kohlendioxids in Wasser auf. Dabei entsteht Karbonsäure, die für die Gesteinsverwitterung maßgeblich verantwortlich ist. Am Ende der Verwitterungsreaktionen entsteht im Ozean Karbonat, dass wiederum CO2 einbindet und über lange Zeiträume im Wasser festhält.

Die Theorie der Forscher um Professor Pogge von Strandmann war deshalb: "Wenn Gestein durch die gestiegenen Temperaturen schneller verwittert, wandelt es dabei auch viel Kohlenstoffdioxid aus der Atmosphäre in unlösliches Karbonat im Meerwasser um. Der CO2-Gehalt müsste also langfristig wieder sinken, das Klima sich wieder erholen."

Bestätigung durch Isotop-Analysen

Und tatsächlich: Anhand einer umfassenden Analyse von 56 Millionen Jahre alten Meereskarbonaten und Tonsedimenten auf die bei der Gesteinsauflösung freiwerdenden Isotope Lithium-7 und Lithium-6 konnten die Mainzer Forscher Rückschlüsse auf die Verwitterung und das damalige Klima ziehen. Die Ergebnisse untermauerten ihre zuvor aufgestellte Theorie.

"Die Verwitterung der Steine hat damals durch die Klimaerwärmung um 50 Prozent zugenommen, die Erosion - also der physische Teil der Verwitterung - stieg sogar auf das Dreifache. Denn aufgrund der Erwärmung nahmen auch Verdunstung, Regen und Stürme zu, die die Erosion ankurbelten. Als Folge der zunehmenden Gesteinsverwitterung stabilisierte sich das Klima, allerdings brauchte es dafür 20.000 bis 50.000 Jahre", fasst Professor Pogge von Strandmann die Ergebnisse zusammen.

Gesteinsverwitterung als Klima-Stabilisator

Dieser Effekt könnte der Erde dabei geholfen haben, das Klima über Milliarden von Jahren stabil zu halten, was wiederum das totale Aussterben von Leben verhindert habe, vermuten die Mainzer Geowissenschaftler. Da das Paläozän/Eozän-Temperaturmaximum auch als Analogon für die aktuelle Klimaerwärmung verwendet wird, legt die Arbeit auch nahe, dass sowohl Verwitterung und Erosion als auch Stürme in Zukunft zunehmen werden.

(dn)

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