Wissenschaftler decken ein 700 Millionen Jahre altes Klimarätsel auf

Die vulkanischen Kohlenstoffemissionen erreichten ein Allzeittief und lösten eine globale Eiszeit aus, die 57 Millionen Jahre dauerte.

Australische Geologen haben mithilfe plattentektonischer Modelle die wahrscheinlichsten Ursachen für das extreme Eiszeitklima auf der Erde ermittelt, das vor mehr als 700 Millionen Jahren auftrat.

Die Studie veröffentlicht in Geologie, hilft uns, die Funktionsweise des im Boden eingebauten Thermostats zu verstehen, der verhindert, dass der Boden im Überhitzungsmodus hängen bleibt. Es zeigt auch, wie empfindlich das globale Klima auf die Kohlenstoffkonzentration in der Atmosphäre reagiert.

„Stellen Sie sich vor, die Erde wäre fast vollständig zugefroren“, sagte die Hauptautorin der Studie, ARC Future Fellow Dr. Adriana Dutkiewicz. „Das geschah vor etwa 700 Millionen Jahren: Der Planet war von den Polen bis zum Äquator mit Eis bedeckt und die Temperaturen sanken. Was dies verursachte, war jedoch eine offene Frage.“

Gletscherablagerungen der Sturt-Formation aus der Sturt-Eiszeit vor etwa 717–664 Millionen Jahren in den nördlichen Flinders Ranges, Australien, in der Nähe des Arkarola Wildlife Reserve. Die Hauptautorin Dr. Adriana Dutkiewicz von der School of Earth Sciences der University of Sydney weist auf eine dicke Schicht aus Gletscherablagerungen hin. Bildnachweis: Professor Dietmar Müller/Universität Sydney

„Wir glauben jetzt, dass wir das Rätsel gelöst haben: ein historischer Rückgang der vulkanischen Kohlendioxidemissionen, unterstützt durch die Verwitterung eines großen Vulkangesteinshaufens im heutigen Kanada, ein Prozess, der atmosphärisches Kohlendioxid absorbiert.“

Geologische Erkenntnisse aus den Flinders Ranges

Das Projekt ist von den Gletschertrümmern inspiriert, die die antike Vereisung aus dieser Zeit hinterlassen hat und die in der Flinders Range in Südaustralien eindrucksvoll zu beobachten sind.

Eine kürzlich durchgeführte geologische Exkursion in das Gebirge unter der Leitung von Co-Autor Professor Alan Collins von der University of Adelaide veranlasste das Team, … Universität Sydney EarthByte-Computermodelle untersuchen die Ursache und die extrem lange Dauer dieser Eiszeit.

Vor 717 bis 660 Millionen Jahren war die Erde von Schnee und Eis bedeckt, eine Eiszeit dauerte 57 Millionen Jahre. Geologen der Universität Sydney unter der Leitung von Dr. Adriana Dutkiewicz und Professor Dietmar Müller haben den wahrscheinlichen Schuldigen gefunden: den historisch niedrigen Gehalt an vulkanischem Kohlendioxid in der Atmosphäre. Dieses Video zeigt die Bewegung von Kontinenten (grau) und Plattengrenzen (orange) vor 850 bis 540 Millionen Jahren. (Schneeflocken erscheinen während der „Schneeball-Erde“-Perioden.) Bildnachweis: Ben Mather und Dietmar Müller/Universität Sydney

Sturtianische Vereisung und Plattentektonik

Die erweiterte Eiszeit, nach dem europäischen Kolonialforscher von Zentralaustralien im 19. Jahrhundert, Charles Sturt, auch Sturtian Glaciation genannt, dauerte vor 717 bis 660 Millionen Jahren, eine Zeit vor der Präsenz von Dinosauriern und komplexer Pflanzenwelt auf der Erde.

Dr. Dutkiewicz sagte: „Für den Beginn und das Ende dieser extremen Eiszeit wurden verschiedene Gründe vorgeschlagen, aber der mysteriöseste Aspekt ist, warum sie 57 Millionen Jahre andauerte – eine Zeitspanne, die wir Menschen uns nur schwer vorstellen können.“

Das Team kehrte zu einem plattentektonischen Modell zurück, das die Entwicklung von Kontinenten und Ozeanbecken irgendwann nach dem Auseinanderbrechen des alten Superkontinents Rodina zeigt. Sie haben es mit einem Computermodell verbunden, das Kohlendioxid berechnet₂ Unterwasservulkane entgasen Gase entlang mittelozeanischer Rücken – Stellen, an denen Platten auseinanderlaufen und neue Meereskruste bilden.

Dr. Adriana Dutkiewicz von der School of Geosciences der University of Sydney in den Flinders Ranges in Südaustralien. Bildnachweis: University of Sydney

Die Rolle von Kohlendioxid und geologischem Klimawandel

Sie erkannten bald, dass der Beginn der Sturtian-Eiszeit genau mit dem niedrigsten jemals gemessenen vulkanischen Kohlendioxidgehalt verbunden war₂ Emissionen. Darüber hinaus Inc₂ Der Abfluss blieb während der gesamten Eiszeit relativ gering.

„Zu dieser Zeit gab es auf der Erde keine mehrzelligen Tiere oder Landpflanzen“, sagte Dr. Dutkiewicz. „Die Konzentration von Treibhausgasen in der Atmosphäre wurde fast ausschließlich durch Kohlendioxid bestimmt.“₂ Die Freisetzung von Gasen aus Vulkanen und durch Verwitterungsprozesse von Silikatgestein, die Kohlendioxid verbrauchen₂„.

Co-Autor Professor Dietmar Müller von der Universität Sydney sagte: „Die Geologie bestimmte zu dieser Zeit das Klima. Wir glauben, dass die Sturtian-Eiszeit durch einen Doppelschlag eingeleitet wurde: Die Neuordnung der tektonischen Platten reduzierte die Entgasung vulkanischer Gase auf ein Minimum.“ , während eine kontinentale Vulkanprovinz begann.“ In Kanada kam es zu Erosion, was zum Verbrauch von Kohlendioxid in der Atmosphäre führte.₂.

Ein Blick auf das Arkarola Wildlife Reserve, Flinders Ranges, wo Gletscherablagerungen der Sturt-Formation aus der Sturt-Eiszeit vor etwa 717–664 Millionen Jahren einen markanten Grat in der Mitte des Bildes links bilden. Bildnachweis: Professor Dietmar Müller/Universität Sydney

„Das Ergebnis war Kohlendioxid in der Atmosphäre₂ Sie sank auf das Niveau, bei dem die Vereisung beginnt, und liegt unserer Schätzung nach unter 200 ppm, also weniger als der Hälfte des heutigen Niveaus.

Die Arbeit des Teams wirft interessante Fragen zur langfristigen Zukunft der Erde auf. A Vorgeschlagene moderne Theorie Dass sich die Erde in den nächsten 250 Millionen Jahren in Richtung Pangaea Ultima entwickeln wird, einem Superkontinent, der so heiß ist, dass Säugetiere aussterben könnten.

Allerdings befindet sich die Erde derzeit auch auf einem Weg des Rückgangs des vulkanischen Kohlendioxids₂ Emissionen, mit zunehmenden Kontinentalkollisionen und Plattenverlangsamung. Vielleicht verwandelt sich Pangaea Ultima also wieder in einen Schneeball.

„Was auch immer die Zukunft bringt, es ist wichtig zu beachten, dass Geoklimaveränderungen der hier untersuchten Art sehr langsam erfolgen“, sagte Dr. Dutkiewicz. NASADer vom Menschen verursachte Klimawandel vollzieht sich zehnmal schneller als je zuvor.

Referenz: „Dauer der Sturtian ‚snowball terrestrial‘ Glaciation assoziiert mit außergewöhnlich geringer Ausgasung in der Mitte des Ozeans“ von Adriana Dutkiewicz, Andrew S. Meredith und Alan S. Collins, Ben Mather, Lauren Elano, Sabine Zahirovic und R. Dietmar Müller.

Die Studie wurde vom Australian Research Council finanziert.