Australische Geologen haben niedrige vulkanische CO2-Emissionen und Gesteinsverwitterung in Kanada als Schlüsselfaktoren für eine extreme Eiszeit vor 700 Millionen Jahren identifiziert. Ihre Forschung, die auf plattentektonischen Modellen und geologischen Beweisen aus Südaustralien basiert, wirft Licht auf die Klimaempfindlichkeit der Erde und ihre natürlichen Thermostatmechanismen und stellt das langsame Tempo des geologischen Klimawandels den schnellen Veränderungen gegenüber, die durch menschliche Aktivitäten verursacht werden. Bildnachweis: NASA
Die vulkanischen Kohlenstoffemissionen erreichten ein Allzeittief und lösten eine globale Eiszeit aus, die 57 Millionen Jahre andauerte.
Australische Geologen verwendeten plattentektonische Modelle, um die wahrscheinlichsten Ursachen für ein extremes Eiszeitklima auf der Erde zu identifizieren, das vor über 700 Millionen Jahren auftrat.
Die Studie, veröffentlicht in Geologie, hilft uns, die Funktionsweise des in der Erde eingebauten Thermostats zu verstehen, der verhindert, dass die Erde im Überhitzungsmodus stecken bleibt. Es zeigt auch, wie empfindlich das globale Klima auf die atmosphärische Kohlenstoffkonzentration reagiert.
„Stellen Sie sich vor, die Erde wäre fast vollständig zugefroren“, sagte die Hauptautorin der Studie, ARC Future Fellow Dr. Adriana Dutkiewicz. „Genau das geschah vor etwa 700 Millionen Jahren; Der Planet war von den Polen bis zum Äquator mit Eis bedeckt und die Temperaturen sanken stark. Was genau dies verursacht hat, ist jedoch eine offene Frage.
Gletscherablagerungen der Sturt-Formation aus der Sturt-Eiszeit vor etwa 717–664 Millionen Jahren in den nördlichen Flinders Ranges, Australien, in der Nähe des Arkaroola Wilderness Sanctuary. Forschungsleiterin Dr. Adriana Dutkiewicz von der School of Geosciences der University of Sydney weist auf ein dickes Bett aus Gletscherablagerungen hin. Bildnachweis: Professor Dietmar Müller/Universität Sydney
„Wir glauben jetzt, dass wir das Rätsel gelöst haben: historisch niedrige vulkanische Kohlendioxidemissionen, unterstützt durch die Verwitterung eines großen Haufens vulkanischen Gesteins im heutigen Kanada; ein Prozess, der atmosphärisches Kohlendioxid absorbiert.“
Geologische Einblicke aus den Flinders Ranges
Das Projekt wurde von den Gletschertrümmern inspiriert, die die uralte Vereisung aus dieser Zeit hinterlassen hat und die in den Flinders Ranges in Südaustralien spektakulär beobachtet werden können.
Eine kürzlich durchgeführte geologische Exkursion zu den Ranges unter der Leitung von Co-Autor Professor Alan Collins von der University of Adelaide veranlasste das Team, das zu nutzen Universität Sydney EarthByte-Computermodelle untersuchen die Ursache und die außergewöhnlich lange Dauer dieser Eiszeit.
Vor 717 bis 660 Millionen Jahren war die Erde von Schnee und Eis bedeckt – eine 57 Millionen Jahre dauernde Eiszeit. Geowissenschaftler der Universität Sydney unter der Leitung von Dr. Adriana Dutkiewicz und Prof. Dietmar Müller haben die wahrscheinliche Ursache gefunden: den historisch niedrigen Wert von vulkanischem Kohlendioxid in der Atmosphäre. Dieses Video zeigt Bewegungen von Kontinenten (grau) und Plattengrenzen (orange) vor 850 bis 540 Millionen Jahren. (Schneeflocken erscheinen während der „Schneeball-Erde“-Perioden.) Bildnachweis: Ben Mather und Dietmar Müller/The University of Sydney
Sturtianische Vereisung und Plattentektonik
Die ausgedehnte Eiszeit, nach dem europäischen Kolonialforscher Zentralaustraliens im 19. Jahrhundert, Charles Sturt, auch Sturtian-Eiszeit genannt, erstreckte sich von 717 bis 660 Millionen Jahren, eine Zeit, lange bevor die Dinosaurier und die komplexe Pflanzenwelt an Land existierten.
Dr. Dutkiewicz sagte: „Für den Auslöser und das Ende dieser extremen Eiszeit wurden verschiedene Ursachen vorgeschlagen, aber der mysteriöseste Aspekt ist, warum sie 57 Millionen Jahre andauerte – eine Zeitspanne, die wir Menschen uns kaum vorstellen können.“
Das Team griff auf ein plattentektonisches Modell zurück, das die Entwicklung von Kontinenten und Ozeanbecken zu einer Zeit nach dem Auseinanderbrechen des alten Superkontinents Rodina zeigt. Sie haben es mit einem Computermodell verbunden, das CO berechnet2 Entgasung von Unterwasservulkanen entlang mittelozeanischer Rücken – den Stellen, an denen Platten auseinandergehen und neue Ozeankruste entsteht.
Dr. Adriana Dutkiewicz von der School of Geosciences der University of Sydney in den Flinders Ranges, Südaustralien. Bildnachweis: Die University of Sydney
Die Rolle von CO2 und dem geologischen Klimawandel
Sie erkannten bald, dass der Beginn der Sturtian-Eiszeit genau mit einem historischen Tiefstand des vulkanischen CO zusammenhängt2 Emissionen. Darüber hinaus ist der CO2 Der Abfluss blieb während der gesamten Eiszeit relativ gering.
Dr. Dutkiewicz sagte: „Zu dieser Zeit gab es auf der Erde keine mehrzelligen Tiere oder Landpflanzen. Die Treibhausgaskonzentration der Atmosphäre wurde fast ausschließlich durch CO bestimmt2 Ausgasungen aus Vulkanen und durch Silikatgesteinsverwitterungsprozesse, die CO verbrauchen2.“
Co-Autor Professor Dietmar Müller von der University of Sydney sagte: „Zu dieser Zeit bestimmte die Geologie das Klima. Wir gehen davon aus, dass die Sturtian-Eiszeit aufgrund eines Doppelschlags begann: Eine plattentektonische Reorganisation reduzierte die vulkanische Entgasung auf ein Minimum, während gleichzeitig eine kontinentale Vulkanprovinz in Kanada begann zu erodieren und atmosphärisches CO zu verbrauchen2.
Blick auf das Arkaroola Wilderness Sanctuary, Flinders Ranges, mit den Gletscherablagerungen der Sturt-Formation aus der Sturt-Eiszeit vor etwa 717–664 Millionen Jahren, die in der Mitte des Fotos links einen markanten Grat bilden. Bildnachweis: Professor Dietmar Müller/Universität Sydney
„Das Ergebnis war das atmosphärische CO2 fiel auf ein Niveau, bei dem die Vereisung einsetzt – was unserer Schätzung nach unter 200 Teile pro Million liegt, also weniger als die Hälfte des heutigen Niveaus.“
Die Arbeit des Teams wirft interessante Fragen zur langfristigen Zukunft der Erde auf. Einer aktuellen Theorie zufolge würde sich die Erde in den nächsten 250 Millionen Jahren in Richtung Pangaea Ultima entwickeln, einem Superkontinent, der so heiß ist, dass Säugetiere aussterben könnten.
Allerdings befindet sich die Erde derzeit auch auf einer Flugbahn mit niedrigerem vulkanischem CO2 Emissionen, da Kontinentalkollisionen zunehmen und die Platten langsamer werden. Vielleicht verwandelt sich Pangaea Ultima also wieder in einen Schneeball.
Dr. Dutkiewicz sagte: „Was auch immer die Zukunft bringt, es ist wichtig zu beachten, dass der geologische Klimawandel, wie er hier untersucht wird, äußerst langsam verläuft. Entsprechend NASADer vom Menschen verursachte Klimawandel schreitet zehnmal schneller voran als wir es zuvor gesehen haben.“
Referenz: „Dauer der Sturtian-„Schneeball-Erde“-Vergletscherung verbunden mit außergewöhnlich geringer Ausgasung mittelozeanischer Rücken“ von Adriana Dutkiewicz, Andrew S. Merdith, Alan S. Collins, Ben Mather, Lauren Ilano, Sabin Zahirovic und R. Dietmar Müller
Die Studie wurde vom Australian Research Council finanziert.