Der Studie zufolge war die vulkanische Aktivität im Nordatlantik vor 56 Millionen Jahren ein wesentlicher Treiber des Klimawandels.

21. August 2023 Merkmal

Dieser Artikel wurde gemäß dem redaktionellen Prozess und den Richtlinien von Science X überprüft. Die Redakteure haben folgende Merkmale hervorgehoben, um die Glaubwürdigkeit des Inhalts sicherzustellen:

• Fakten überprüft
• Wissenschaftliche Veröffentlichung mit Peer-Review
• Vertrauenswürdige Quelle
• Korrekturgelesen

von Hannah Bird , Phys.org

Das im Paleozän-Eozän-Thermalmaximum (PETM) ist eine Periode der globalen Erwärmung, die vor ca. 56 Millionen Jahren stattfand und etwa 200.000 Jahre dauerte. In dieser Zeit stiegen die globalen Oberflächentemperaturen der Erde um etwa 5°C an. 

Es wurden verschiedene Hypothesen zur Ursache dieses hyperthermalen (kurzzeitigen Erwärmungs) Ereignisses aufgestellt, darunter die Destabilisierung von Methanhydraten (eisähnliche Feststoffe aus Methan und Wasser) aufgrund von orbitaler Zwangslage (Veränderungen der einfallenden Sonnenstrahlung durch Schwankungen der Neigung der Erdachse und der Umlaufbahn) und die Hebung des Landes, die zu Verwitterung von Meeresgesteinen führte.

Jedoch hat eine neue Studie in Climate of the Past darauf hingewiesen, dass vulkanische Aktivitäten im Nordatlantik signifikante Mengen an Treibhausgasen in die Atmosphäre eingebracht haben (die Aktivität fand vor 63-54 Millionen Jahren statt, erreichte aber vor 56-54 Millionen Jahren ihren Höhepunkt). Die erhöhten Kohlenstoffemissionen fallen zusammen mit einem prominenten Anstieg von leichterem Kohlenstoff (12C) auf, der in den Schalen fossiler Mikroorganismen aufgezeichnet wurde, die zur damaligen Zeit im Meer lebten, den Foraminiferen. Dadurch wird der Treibhauseffekt verstärkt, indem die Wärme, die von der Erdoberfläche abgestrahlt wird, eingefangen und absorbiert wird, was zu einer positiven Rückkopplung mit immer höheren Temperaturen führt.

Dieser Vulkanismus erstreckt sich über eine große Nordatlantische Magmatische Provinz (NAIP), die zwischen Grönland, nördlich des Vereinigten Königreichs und westlich von Norwegen liegt. Das gesamte Volumen an eingeschlossenem Magma wird auf bis zu 1.000.000 km3 geschätzt und entspricht einem Kohlenstoffreservoir von 35.000 Gigatonnen.

Um den Beitrag der NAIP zum Klimawandel während des PETM zu bestimmen, wandten sich Dr. Morgan Jones von der Universität Oslo und seine Kollegen an den auf der Insel Fur in Dänemark erhaltenen Sedimentnachweis, wo ein kompletter Abschnitt von vor dem PETM bis nach dem Ereignis vorhanden ist, da dieser über Jahrtausende aus dem Meeresboden herausgehoben wurde.

Hier wurden Hunderte von Ascheschichten (>1cm dick), die aus der NAIP stammen, analysiert. Die Wissenschaftler untersuchten bestimmte Elemente, um vulkanische Aktivitäten, Veränderungen in den hydrologischen Regimen und Verwitterung zu bestimmen. Solche Messungen werden als Proxies bezeichnet und geben einen Hinweis auf vergangene Umweltbedingungen, wenn direkte Messungen nicht verfügbar sind, im Gegensatz zu heute, wo wir Instrumente zur Messung von Emissionen in Echtzeit verwenden können.

Vulkanische Indikatoren sind Quecksilber und Osmium, die bei Ausbrüchen freigesetzt und mit organischen Materialien abgelagert werden. Ihre fortschreitende Anreicherung in der Abfolge deutet auf erhöhte Aktivitäten der NAIP hin, die dem PETM vorausgingen, bevor sie in der Erholungsphase nach dem Ereignis relativ prompt zurückgingen. Diese Aktivitäten bestanden aus basaltischen Eruptionen und thermogener Entgasung (Entfernung gelöster Gase aus Flüssigkeiten) durch Kontakt mit Magmaintrusionen.

In letzterem Fall trugen hohe Methanwerte signifikant zur globalen Erwärmung bei, da es ein starkes Treibhausgas ist, das über einen Zeitraum von 100 Jahren 28-mal stärker ist als Kohlenstoffdioxid. Dr. Jones schlägt eine deutliche Veränderung der Aktivität der NAIP von effusivem (Ausfließen von Lava auf den Boden) zu explosivem (einschließlich Aschewolken und vulkanischen Bomben, zum Beispiel) während dieses Zeitraums vor.

Paleoklimatische Indikatoren umfassen Kohlenstoff, Lithium und Osmium, wobei die beiden letzteren Tracer für Silikatverwitterung sind. Die Lithium- und Osmiumgehalte nehmen während des Höhepunkts und dann nach dem PETM zu, was auf eine verstärkte Silikatverwitterung und Erosion aufgrund eines intensiveren hydrologischen Kreislaufs durch die globale Erwärmung hinweist. Die Lithiummessungen entsprechen jedoch nicht vollständig der Paläotemperatur zu dieser Zeit, und Dr. Jones und seine Kollegen vermuten, dass die Hebung der NAIP dazu beigetragen hätte, mehr freiliegendes Gestein für Verwitterung und Erosion freizusetzen.

Die Verwitterung der silikareichen basaltischen Lavadecken nach dem PETM verwendete Kohlendioxid aus der Atmosphäre, um Kohlenstoffatome und Bicarbonatverbindungen zu bilden, die dieses Treibhausgas im Gestein binden und dazu beitragen, Kohlendioxid abzubauen und somit die Erholung von dem klimatischen Ereignis zu unterstützen. Darüber hinaus führte der verstärkte hydrologische Kreislauf zur Ablagerung von Asche im Meer, wodurch eine negative Rückkopplungsschleife entstand, bei der mehr Kohlenstoff aus Atmosphäre und Hydrosphäre entfernt wurde. Dadurch wurde die Treibhauswirkung reduziert und die globalen Temperaturen sanken.

It is worth noting that not all of the volcanic record is preserved here, as only the most explosive eruptions would have had ash reach from the North Atlantic to Denmark to be preserved and discovered by scientists millions of years later. While there is still much more work to be conducted on climate change events over geological timescales, they are important to study as they offer a window into future global warming, understanding how both natural and anthropogenic-induced carbon dioxide will impact our world.

Journal information: Climate of the Past

© 2023 Science X Network