Klimaforschung : Warum die Antarktis vereiste

Vor 34 Millionen Jahren wurde alles anders. Beinahe blitzartig vereiste die Antarktis. Am Meeresgrund gespeichertes Kohlendioxid hielt die Erde kühl.

Roland Knauer

Bevor das Eis kam, war die Antarktis von Wäldern und grünen Weiden bedeckt, vor 65 Millionen Jahren streiften dort Dinosaurier durch tropisches Gehölz. Allenfalls im Hochland um den Südpol gab es vor 40 Millionen Jahren schon ein paar Gletscher, kleinere Eisflächen könnte es auch nahe des Nordpols gegeben haben.

Vor 34 Millionen Jahren aber wurde alles anders. Beinahe blitzartig vereiste die Antarktis, die riesigen Gletscher sind seither nicht mehr abgetaut. Dieser Eispanzer hat das Klima damals dramatisch verändert, meinen Agostino Merico vom GKSS-Forschungszentrum in Geesthacht und seine britischen Kollegen Paul Wilson und Toby Tyrrell vom Nationalen Meeresinstitut Southampton .

So änderte sich der Anteil des Treibhausgases Kohlendioxid in der Atmosphäre damals stark. Gemessen wird dieser Wert in Teilchen Kohlendioxid pro einer Million Teilchen Luft – auf Englisch „parts per million“, kurz „ppm“. Seit am Ende der Kreidezeit vor 65 Millionen Jahren die Dinosaurier verschwanden, lag dieser Wert immer zwischen 1000 und 2000 ppm. Bei kräftigen Schwankungen war die Tendenz viele Millionen Jahre lang leicht fallend. Da Kohlendioxid aber Sonnenlicht ähnlich wie ein Treibhaus einfängt, kühlte die Erde langsam ab.

Natürliche Schwankungen der Bahn der Erde um die Sonne und der Achse, um die der Globus sich dreht, brachten der Antarktis dann vor 34 Millionen Jahren für einige Jahrtausende kühlere Sommer. In den Hochländern schmolz der Schnee nun auch im Sommer nicht vollständig, jedes Jahr häufte sich mehr Schnee dort an, wie die Forscher im Fachblatt „Nature“ (Band 452, Seite 979) berichteten. Der weiße Schnee strahlte die Sonnenwärme fast vollständig in den Weltraum zurück – und während die Schneedecke wuchs, verlor die Erde noch mehr der eingestrahlten Sonnenenergie und kühlte weiter ab. So entstand eine positive Rückkopplung, die nach vielen Jahrtausenden die gesamte Antarktis unter einem dicken Eispanzer begrub.

Auch wenn die Erdbahn der Region längst wieder wärmere Sommer bringen könnte, hält dieser Effekt an, sodass sich die weißen Massen bis heute gehalten haben. Am Nordpol gab es damals wie heute keine größere Landmasse, weshalb sich dort auch kein Eispanzer bildete.

Durch den wachsenden Eispanzer über dem Südpol fehlte den Ozeanen immer mehr Wasser und der Meeresspiegel fiel. Bereits 300000 Jahre nach Beginn der Vereisung war er um rund 70 Meter gesunken. Plötzlich lagen riesige Mengen Kalk- und Silikatgestein frei. Der Regen schwemmte große Mengen des Kalziumkarbonats aus den Kalkfelsen in die Flüsse. So gelangten in dieser Periode 50 bis 300 Prozent mehr Kalziumkarbonat ins Meer, kalkuliert Agostino Merico. In den Tiefen der Ozeane aber gibt es eine Grenze, unterhalb derer sich Kalk auflöst. Darüber kann er sich in Form von Gestein oder auch als Kalkskelett von Korallen oder winzigen Plankton-Einzellern ablagern. Diese Kalzit-Kompensationstiefe verlagerte sich durch das ins Meer gespülte Kalziumkarbonat unmittelbar nach der Vereisung um rund 100 Meter weiter in die Tiefe. Zwar waren durch das Absinken des Meeresspiegels viele Flachwassergebiete verschwunden, in denen sich vorher Kalkablagerungen bilden konnten. Aber durch das Sinken der Grenze kamen größere Flächen an Ozeanboden dazu, auf denen die herabrieselnden Kalkschalen abgestorbener Organismen liegen blieben.

Solche Kalkschalen sind nichts anderes als Kohlendioxid, das die Organismen vorher aus der Luft geholt hatten. Weil die Grenze, ab der sich Kalk auflöst, dauerhaft in einer Tiefe von heute rund 4500 Metern blieb, wurde immer mehr Kohlendioxid als Kalk am Meeresgrund gespeichert. Vor 30 Millionen Jahren gab es nur noch 500 ppm Kohlendioxid in der Atmosphäre, vor 20 Millionen Jahren waren es noch 250 ppm. Und mit dem sinkenden Kohlendioxidgehalt wurde es kühler auf der Erde – bis das heutige Temperaturniveau erreicht war. Seit Menschen jedoch beim Verbrennen von Kohle, Erdgas und Erdöl kräftig Kohlendioxid in die Luft blasen, drohen sie diesen Prozess wieder umzukehren, erklärt Agostino Merico: Heute sind bereits wieder 380 ppm Kohlendioxid in der Luft, so viel wie seit 20 Millionen Jahren nicht mehr.

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