Ursprung von Kohlendioxid aus Vulkanen aufgeklärt

Vor Beginn der Industrialisierung zählten Vulkane zu den größten Produzenten von Kohlendioxid. Heute summieren sich die von Vulkanen ausgestoßenen Treibhausgase aber nur auf etwa ein zehntel Prozent der vom Menschen verursachten CO₂-Emissionen. Den Ursprung des vulkanischen Treibhausgases konnten nun drei Geophysikerinnen mit einer detaillierten Isotopenanalyse aufklären. Wie sie in der Fachzeitschrift „Science“ berichten, stammt verblüffend viel CO₂ aus Kalksteinschichten in der Erdkruste. Bisher wurde der tiefer liegende Erdmantel als Hauptquelle für vulkanische CO₂-Emissionen angenommen.

„Die Menge an Kohlenstoff, die von der Erdoberfläche abfließt oder hinzukommt, hat Auswirkungen auf das Klima und die Lebensbedingungen“, schreiben Emily Mason und ihre Kolleginnen von der University of Cambridge. Für diese Kohlenstoffbilanz analysierten sie nun den CO₂-Ausstoß von aktiven Vulkanen entlang des sogenannten Feuergürtels rund um den Pazifik und von Vulkanen zwischen Europa und Afrika. Um den Ursprung des Treibhausgases zu ermitteln, zogen die Forscherinnen das Verhältnis von zwei stabilen Kohlenstoffisotopen heran. Die für diese Analyse nötigen Messwerte entnahmen sie umfangreichen Datenbanken.

Das Ergebnis der Isotopenuntersuchung verblüffte Mason und ihre Kolleginnen: Die Vulkane in Zentralamerika, in Indonesien und Papua Neuguinea, entlang der Aleuten sowie in Italien zeigten relativ hohe Anteile von einem der beiden Isotope. Der gemessene Wert entspricht dem von Kalksteinschichten in der Erdkruste, die sich damit als Quelle für das ausgestoßene CO₂ identifizieren ließen. Heißes Magma aus tieferen Erdschichten wurde hier offenbar auf seinem Weg zur Erdoberfläche mit CO₂ angereichert und setzte das Treibhausgas beim Ausbruch in die Atmosphäre frei. Die Messwerte der Vulkane in Japan und in den südamerikanischen Anden dagegen wiesen auf einen Ursprung des Kohlendioxids im Erdmantel hin.

Das von Vulkanen ausgestoßene CO₂ mag nur einen sehr kleinen Teil zum Treibhauseffekt beitragen. Doch für den globalen CO₂-Kreislauf in geologischen Zeiträumen liefern die neuen Analysen wertvolle Erkenntnisse. So müsse nun die Menge an Kohlenstoff, die über Sedimente am Meeresboden und abtauchende tektonische Platten von der Erdoberfläche verschwinden, neu bewertet werden. Offenbar wird über diese sogenannten tektonischen Subduktionsprozesse weniger Kohlenstoff dauerhaft im Erdmantel gelagert als bisher angenommen. Mit diesem Wissen können nun Klimamodelle verfeinert werden, die den Wandel des Erdklimas über Jahrmillionen beschreiben.