Treibhausgas aus zerbrechenden Kontinenten

  • 14. November 2017

Aus Grabensysteme gelangte Kohlendioxid in die Atmosphäre.

Der CO2-Gehalt der Atmo­sphäre entscheidet darüber, ob sich die Erde in einem Treibhaus- oder einem Eishaus-Zustand befindet. Bevor der Mensch begann, die CO2-Konzen­tration der Lufthülle zu beeinflussen, wurde diese allein durch ein Wechsel­spiel von geolo­gischen und biolo­gischen Prozessen bestimmt, dem globalen Kohlenstoff­kreislauf. Forscher vom Geoforschungs­zentrum GFZ in Potsdam zeigen nun, dass das Auseinander­brechen von Kontinenten – das Rifting – maßgeblich zu einem erhöhten Kohlendioxid­gehalt in der Atmo­sphäre beitrug.

Die Kohlenstoff­verteilung der Erde ist sehr ungleichmäßig: Nur ein Hundert­tausendstel des Kohlen­stoffs unseres Planeten befindet sich in Atmo­sphäre, Biosphäre und den Ozeanen, die übrigen 99,999 Prozent sind in der tiefen Erde gebunden. Dieser enorme Kohlenstoff­speicher ist aber nicht von der Atmo­sphäre isoliert, sondern es gibt einen anhaltendem Austausch über Jahr­millionen hinweg: Erdplatten, die in den tiefen Erdmantel absinken, nehmen große Mengen an Kohlen­stoff mit sich. Gleich­zeitig, so glaubte man, gelangt Kohlenstoff haupt­sächlich durch Vulkanismus an mittel­ozeanischen Rücken wieder an die Ober­fläche, in Form von CO2.

Abb.: Das Ostafrikanische Rift ist derzeit das mächtigste Grabensystem der Erde. Das weltweite Rift-Netzwerk vor 130 und 50 Millionen Jahren war jedoch mehr als fünfmal länger. (Bild: S. Brune, Nasa WorldWind)

Abb.: Das Ostafrikanische Rift ist derzeit das mächtigste Grabensystem der Erde. Das weltweite Rift-Netzwerk vor 130 und 50 Millionen Jahren war jedoch mehr als fünfmal länger. (Bild: S. Brune, Nasa WorldWind)

Zwar führt auch der Vulka­nismus am Boden der Ozeane zur Entgasung von Kohlen­dioxid, der maßgeb­liche CO2-Eintrag in die Atmosphäre geschieht jedoch an Graben­systemen auf Konti­nenten wie etwa dem Ostafri­kanischen Rift oder dem Eger-Rift in Tschechien. „Graben­systeme entstehen wenn Kontinente gedehnt werden was schließlich zum Auseinander­brechen von ganzen Erdplatten führen kann“, erläutert Sascha Brune. „Das Rift in Ostafrika ist mit einer Länge von etwa 6000 Kilometern zwar das größte Graben­system weltweit, allerdings erscheint es klein im Vergleich mit den Rift­systemen, die vor 130 Millionen Jahren zum Zerbrechen des Super­kontinents Pangea geführt haben und ein Netzwerk von über 40.000 Kilo­metern Länge bildeten.“

Mithilfe von platten­tektonischen Modellen der vergangenen 200 Millionen Jahren und anderen geolo­gischen Indizien haben die Wissen­schaftler die Entwicklung des globalen Rift­netzwerks rekon­struiert. Dabei konnten sie die Existenz zweier großer Rift-Perioden nachweisen: vor rund 130 und 50 Millionen Jahren. Mittels nume­rischer Modelle des globalen Kohlenstoff­kreislaufs haben die Forscher den Einfluss erhöhter CO2 Entgasungen in Rifts simuliert und konnten zeigen, dass beide Rift-Perioden mit einer erhöhten CO2-Konzen­tration der damaligen Atmo­sphäre korre­lieren.

„Die weltweiten CO2-Entgasungs­raten von Rifts entsprechen aller­dings nur einem Bruchteil der derzei­tigen anthro­pogenen CO2-Frei­setzung“, ergänzt Brune. „Dennoch stellen sie eine bisher fehlende Schlüssel­komponente des tiefen Kohlenstoff­kreislaufs dar, der den lang­fristigen Klimawandel über Jahr­millionen hinweg steuert.“

GFZ / JOL

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