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Foto/©: Ashleigh Hood Erstautorin Boriana Kalderon-Asael sammelt 450 Millionen Jahre alte Gesteinsproben in Pennsylvania, USA. Quelle: JGU

Langfristige Klimaregulierung hat sich mit der Ausbreitung von Meerestieren und Landpflanzen verändert

Geowissenschaftliche Studie zeichnet Karbonat-Silikat-Zyklus über drei Milliarden Jahre hinweg anhand von Lithium-Isotopenwerten nach

Das Klima auf der Erde war über einen langen Zeitraum hinweg relativ stabil. So herrschten während drei Milliarden Jahren warme Temperaturen mit hohen Kohlendioxidwerten vor – bis vor etwa 400 Millionen Jahren eine Veränderung einsetzte. Eine neue Studie deutet darauf hin, dass dieser Wandel vor 400 Millionen Jahren mit einer fundamentalen Veränderung im Karbonat-Silikat-Zyklus einherging. "Der Wechsel vom präkambrischen Zustand zum heutigen modernen, eher instabilen Klimageschehen kann wahrscheinlich auf die Entstehung und Ausbreitung von neuen Lebensformen zurückgeführt werden", sagt Prof. Dr. Philip Pogge von Strandmann, Geowissenschaftler an der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU). Er hat zusammen mit Forschenden der Yale University, insbesondere Boriana Kalderon-Asael und Prof. Dr. Noah Planavsky, die langfristige Entwicklung des Karbonat-Silikat-Zyklus anhand von Lithium-Isotopen in Meeressedimenten nachverfolgt. Der Zyklus gilt als ein Schlüsselmechanismus für die Steuerung des Erdklimas, weil er das Kohlendioxidniveau und damit die Temperatur reguliert. Die Forschungsarbeit wurde in der renommierten Wissenschaftszeitschrift Nature publiziert.

Karbonat-Silikat-Zyklus ist maßgeblicher Klima-Regulator

Der Karbonat-Silikat-Zyklus hat das Erdklima über lange Zeiten stabil gehalten, obwohl sich die Leuchtkraft der Sonne, die Sauerstoffkonzentration in der Atmosphäre und die Erdkruste teilweise stark verändert haben. Dank des stabilen Klimas wurden die Voraussetzungen für eine dauerhafte Besiedlung der Erde geschaffen und es konnten sich über Milliarden von Jahren zunächst einfache und später komplexe Lebensformen entwickeln. Der Karbonat-Silikat-Zyklus trägt dazu bei, indem er den Kohlendioxidgehalt der Atmosphäre reguliert: Silikatgestein wird durch Verwitterung und Sedimentation zu Karbonatgestein umgewandelt und Karbonatgestein wird unter anderem durch Vulkanismus wieder zu Silikatgestein transformiert. Bei der Umwandlung von Silikat- zu Karbonatgestein wird Kohlendioxid aus der Atmosphäre entfernt, beim umgekehrten Prozess wird Kohlendioxid wieder freigesetzt. "Wir erachten dies als maßgeblichen Mechanismus, der das langfristige Klima der Erde stabilisiert", sagt Philip Pogge von Strandmann.

Um die langfristigen Karbonat-Silikat-Zyklen nachzuverfolgen und damit ein besseres Verständnis von den genauen Zusammenhängen zu erhalten, die das Erdklima regieren, hat das Forschungsteam das Isotopenverhältnis von Lithium-Isotopen in Meereskarbonaten untersucht. Lithium kommt lediglich in Silikatgestein und seinen Silikat- und Karbonat-Verwitterungsprodukten vor. Das Team analysierte über 600 Proben, die vor Urzeiten in flachen Meeresgewässern als Sedimente abgelagert wurden und von über 100 verschiedenen Gesteinsschichten aus der ganzen Welt stammen, darunter Kanada, Afrika und China. "Auf dieser Basis konnten wir eine neue Datenbank für die vergangenen drei Milliarden Jahre erstellen", so Pogge von Strandmann. Mehr erfahren...

 

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