Geheimnis der Eiszeiten geklärt?

Wissenschaftler der University of California haben möglicherweise eine Erklärung dafür gefunden, warum das meist warme Klima der Erde in den letzten Milliarden Jahren gelegentlich durch Eiszeiten unterbrochen wurde, die die Polarregionen und manchmal sogar fast den ganzen Planeten mit einer Eisschicht bedeckten.

Das Erdklima wird zu einem großen Teil durch die Menge an Kohlendioxid in der Atmosphäre bestimmt, das die Erde wie in einem Treibhaus erwärmt. Während die Verbrennung fossiler Brennstoffe seit der industriellen Revolution den CO2-Gehalt in Höhen getrieben hat, die seit 3 Millionen Jahren nicht mehr erreicht wurden, war der CO2-Gehalt in der Vergangenheit der Erde noch höher und fiel mit warmen Perioden zusammen, in denen es keine großen Eisschilde gab.

Drei Viertel der letzten 1 Milliarde Jahre lang dominierten Perioden ohne Eis und Gletscher. Doch ein halbes Dutzend Eiszeiten hat die Erde in dieser Zeit erlebt, zwei davon stark genug, um den Planeten in eine Schneeball-Erde zu verwandeln, deren Eis einen Großteil der Oberfläche bedeckte. Bisher war unklar, wie sich diese Eiszeiten bildeten.

Das Forscherteam ist zu dem Schluss gekommen, dass Vulkanketten, die mit Kontinenten kollidieren – eine unvermeidliche Folge der sich ständig bewegenden tektonischen Erdplatten – eine globale Abkühlung auslösen, was zu einer Eiszeit führt, aber nur, wenn diese Kollision in den tropischen Regionen erfolgt.

Das Geheimnis sind die durch die warmen tropischen Regenfälle verwitternden Ophiolith-Gesteine mit einem hohen Kalzium- und Magnesiumgehalt. Diese haben eine hohe Kapazität, Kohlenstoff aus der Atmosphäre zu entfernen. Wenn Kalzium oder Magnesium aus dem Gestein befreit wird, verbindet es sich mit Kohlendioxid und macht sich auf den Weg zum Ozean, wo es Kalkstein bildet und Kohlestoff in Gestein einschließt. Hier verbleibt es dann Millionen Jahren.

Über geologische Zeiträume hinweg gibt es normalerweise ein natürliches Gleichgewicht zwischen dem von Vulkanen ausgestoßenem Kohlendioxid und dem Kohledioxid, das durch chemische Reaktionen mit Gesteinen verbraucht wird. Durch die Kollision der Kontinente mit den Vulkanketten wird dieses Gleichgewicht gestört und eine Eiszeit entsteht.

Leider sind diese geologischen Prozesse, die das Kohlendioxid verbrauchen, viel zu langsam als das sie die massiven Emissionen, die durch die Verbrennung von Öl, Kohle und Erdgas entstehen, kompensieren könnten.

Das Forscherteam fand außerdem unter Verwendung modernste Modelle der Erdpaläogeographie heraus, heraus, dass allen drei großen Eiszeiten der letzen 500 Millionen Jahre solche Kollisionen von Vulkanketten mit Kontinenten in den Tropen vorausgegangen waren und dass keine Kollisionen außerhalb der Tropen eine Eiszeit ausgelöst hat.

Die Theorie des Teams erklärt auch, warum die Eiszeiten zu Ende gehen. Wenn solche Kollisionen zum Stillstand kommen und weniger Gestein freigelegt wird, oder wenn die Gesteine aus dem tropischen Regengürtel driften, wird die Kohlenstoffbindung weniger effizient, der Kohlendioxid-Gehalt steigt mit zunehmender vulkanischer Ausgasung und die Erde erwärmt sich wieder in ein warmes Klima.

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