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Rasanter Absturz

erstellt von holgerkroker zuletzt verändert: 10.11.2009 17:33

Die Erdgeschichte kennt immer wieder abrupte Klimawechsel. Einer davon fand vor rund 445 Millionen Jahren am Ende des Ordoviziums statt. Die Erde kippte mit geologisch gesehen ungeheurer Geschwindigkeit in eine ausgedehnte Eiszeit. In der Folge starben 85 Prozent der bekannten Arten aus. In "Geology" präsentieren US-Geologen jetzt ein Modell, das die rapide Entwicklung erklären könnte.

NautilusNur knappe zwei Millionen Jahre dauerte die Hirnantium genannte Periode am Ende des Ordoviziums, in der die Gletscher rapide vorstießen und sich ebenso rasant wieder zurückzogen. So kurz der plötzliche Kälteschock auch war, er reichte nach Ansicht der Experten aus, um das irdische Leben in seine zweitgrößte Krise zu stürzen. 85 Prozent der bekannten Arten überlebte die Klimazuckung nicht. Was aber war für den plötzlichen Temperaturabsturz verantwortlich? Den verantwortlichen Mechanismus scheinen die Wissenschaftler identifiziert zu haben, denn sie fanden in der paläontologischen Überlieferung just für diese Zeit Anzeichen für einen steilen Abfall des atmosphärischen Kohlendioxids.

Wenn dieses Treibhausgas fehlt, wird es kalt auf der Erde, doch die Frage bleibt, was das Kohlendioxid aus der Atmosphäre gewaschen hat. "Verwitterung ist der stärkste Kohlendioxidfilter der Erdgeschichte", betont Robert Berner, Professor für Geologie und Geophysik an der US-Eliteuniversität Yale und einer der einflussreichsten Paläoklimatologen, bereits seit Jahren. Ein Geologen-Team der Universitäten von Indiana, Ohio und Pennsylvania hat jetzt in "Geology" ein Modell vorgeschlagen, in dem Verwitterung und Vulkanismus im heutigen Neuengland quasi den Thermostaten für die spätordovizischen Klimakapriolen liefern.

Nashville DomeDie beiden Mechanismen funktionieren gegenläufig: Vulkanausbrüche speien ungeheure Mengen Kohlendioxid in die Luft. Bei der Verwitterung wiederum greift der Regen, der sich durch das in ihm gelöste Kohlendioxid in schwache Kohlensäure verwandelt hat, das Gestein an. Damit wird das Kohlendioxid dauerhaft der Atmosphäre entzogen, denn bei dieser Reaktion wird Kalk gebildet, der über die Flüsse ins Meer gelangt und dort am Ozeanboden abgelagert wird. Verwitterung funktioniert am besten, wenn ein Gebirge eine große Angriffsfläche bietet und wenn das Gestein, aus dem es sich zusammensetzt, gut verwittert. "Das Modell löst das gegenwärtige Rätsel über die ordovizische Eiszeit sehr elegant", lobt der Geochemiker Graham Shields vom University College in London gegenüber "Science".

Beides - einerseits ein aufsteigendes Gebirge mit gut verwitterndem Gestein, andererseits heftiger Vulkanismus - hat es während des Ordoviziums an dem Kontinentalrand gegeben, der heute Neuengland und einen Teil Kanadas ausmacht. Damals gehörte er zum Kontinent Laurentia, der am Iapetus-Ozean lag, einem Vorgänger des Atlantiks. Durch die Plattentektonik schrumpfte der Iapetus-Ozean seit dem Kambrium vor 550 Millionen Jahre. Der Prozess beschleunigte sich im unteren Ordovizium, als sich gegenüber der laurentischen Küste die Kontinente Baltica und Avalonia vereinigten und gemeinsam in Richtung Laurentia drifteten. Während das Ozeanbecken immer schmaler wurde, tauchte vor der laurentischen Küste eine Inselkette aus Vulkanen auf, ähnlich wie heutzutage Japan vor der chinesischen Küste. Diese Takonischen Berge ziehen sich heute als Teil der Appalachen von Connecticut im Süden bis Vermont im Norden, ihr höchster Gipfel ist mit 1136 Metern der Mount Equinox in Vermont.

Atka-BuchtVor 460 Millionen Jahren waren die Takonischen Berge äußerst aktive Vulkane, ihre Eruptionen gehören vermutlich zu den heftigsten der Erdgeschichte. Ihre Asche bildete viele Meter dicke Schichten, die heutzutage noch in vielen Teilen der USA zu finden sind. Diese Vulkankette wurde durch den sich schließenden Ozean langsam auf den laurentischen Kontinent geschoben. Bei dieser Kollision erhielt das Gebirge zusätzlichen Auftrieb, so dass seine damalige Höhe die heutige um Etliches überragt haben dürfte. Da aber Vulkangestein besonders leicht verwittert, schossen auch die Abtragsraten  und mit ihnen die CO2-Filterrate in die Höhe. "Beide Mechanismen hielten sich etwa zehn Millionen Jahre lang die Waage", so Hauptautor Sean Young von der Indiana University in Bloomington. Doch dann ebbte der Vulkanismus ab, während die Verwitterung munter weiterlief. Das Resultat war folgerichtig ein Abfall des atmosphärischen CO2 auf der ganzen Welt, der die Temperatur abstürzen ließ.

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