Die Erde war einmal ein „Super-Treibhaus“

In 635 Millionen Jahre altem Gestein aus Spitzbergen konnte ein internationales Team von Forschern mit Beteiligung der Innsbrucker Geologie erstmals einen Hinweis auf extrem hohe Kohlendioxid-Konzentrationen in der Atmosphäre finden. Sie berichten darüber in der renommierten Fachzeitschrift Science.
Die Verhältnisse in antarktischen Trockentälern sind mit jenen vor Millionen von Jahren entfernt vergleichbar. (Foto: ASOC)
Bild: Die Verhältnisse in antarktischen Trockentälern sind mit jenen vor Millionen von Jahren entfernt vergleichbar. (Foto: ASOC)

Wie extrem die Bedingungen auf unserem Heimatplaneten in der Erdgeschichte gewesen sind, untersuchen Geologen aus aller Welt. So geht etwa die Theorie vom „Schneelball Erde“ davon aus, dass der Planet in grauer Vorzeit zeitweise von einer einzigen zusammenhängenden Eisschicht bedeckt war. Andere Schätzungen sind vorsichtiger und verweisen zumindest auf einige eisfreie Gebiete auch während solcher „Super-Eiszeiten“. Diese gab es vor allem im Neoproterozoikum, das von etwa 1.000 bis 542 Millionen Jahren reichte. Dass es bei einer extrem starken Vereisung der Erde zu erhöhten Kohlendioxid-Konzentrationen in der Erdatmosphäre kam, hatte die Fachwelt bereits vorhergesagt. Nun haben Forscher erstmals geochemische Belege dafür gefunden.

 

Überraschende Ergebnisse

Prof. Christoph Spötl vom Institut für Geologie und Paläontologie der Universität Innsbruck hat gemeinsam mit Wissenschaftlern aus Großbritannien und den USA 635 Millionen Jahre alte Kalk- und Dolomitgesteine aus Spitzbergen untersucht. „Diese Sedimente wurden gegen Ende einer dieser ‚Super-Eiszeiten’ gebildet und liefern uns wertvolle geochemische Spuren der damaligen Verhältnisse“, erzählt der Geologe. „Durch Isotopenanalysen konnten wir direkte Rückschlüsse auf die damaligen Umweltbedingungen und indirekte Rückschlüsse auf die Zusammensetzung der Atmosphäre ziehen.“ Die Messungen ergaben unter anderem bislang noch nie gemessene, hohe Werte für das 18/16 Verhältnis des Sauerstoffs im Karbonat, was auf extreme Trockenheit hinweist. Das in den USA bestimmte 17/16 Isotopenverhältnis war seinerseits extrem nieder, woraus die Forscher in der Fachzeitschrift Science den Schluss ziehen, dass der Kohlendioxid-Gehalt der damaligen Atmosphäre mindestens 12.000 ppm betragen haben muss. Zum Vergleich: Aktuell beträgt die CO2-Konzentration auf der Erde 386 ppm.

 

Die Erde wurde zum „Super-Treibhaus“

Zu den extrem hohen Kohlendioxid-Konzentrationen kam es während der „Super-Eiszeiten“, weil Vulkane große Mengen davon ausstoßen, das Treibhausgas in der Atmosphäre aber kaum abgebaut wurde, denn die Vereisung verhinderte den wesentlichsten Abbauprozess, die chemische Verwitterung von Silikatgestein, fast vollständig. Die Erde wurde so im Laufe solcher Glazialzeiten zu einem „Super-Treibhaus“. Dieses war auch für das Schmelzen der gewaltigen Eismassen verantwortlich. „Denn das ist die einzig plausible Erklärung dafür, wie diese „Super-Eiszeiten“ beendet wurden“, erklärt Spötl. Mit jener Zeit entfernt verwandte Verhältnisse finden sich übrigens in Trockentälern im Osten der Antarktis, die seit Millionen von Jahren eisfrei sind und wo das Vorkommen von Salzmineralen ebenfalls für eine extreme Trockenheit spricht.

(cf)

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