Was die Erde zwischen Paläozän und Eozän aufheizte

Vor etwa 56 Millionen Jahren stiegen die globalen Durchschnittstemperaturen innerhalb weniger Tausend Jahre um mindestens fünf Grad Celsius an. Damals erlebte die Erde eine der extremsten Klimaveränderungen ihrer jüngeren Geschichte. Die Ursachen dafür sind allerdings noch umstritten. Wissenschaftler um Marcus Gutjahr vom GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung in Kiel führen den rasanten Temperaturanstieg nun auf starken Vulkanismus im Nordatlantik zurück. Wie sie in der Fachzeitschrift „Nature“ berichten, verdoppelte sich damals innerhalb von weniger als 25 000 Jahren der CO₂-Gehalt in der Atmosphäre.

Foraminifere

Was die Erwärmung – die den Übergang zwischen den Erdzeitaltern Paläozän und Eozän markiert – auslöste, versuchen zahlreiche Theorien zu erklären. „Das reicht von Meteoriteneinschlägen bis zur Auflösung von Gashydraten“, erklärt Gutjahr. „Daneben wurde schon lange vermutet, dass große Mengen Kohlenstoff, die in den Ozean und die Atmosphäre gelangten, dieses Temperaturmaximum ausgelöst haben könnten“. Doch die genaue Quelle des Kohlenstoffs und die Gesamtmenge, die damals freigesetzt wurde, waren bis jetzt schwer fassbar. Außerdem war bekannt, dass das Phänomen ungefähr zeitgleich mit den vulkanischen Aktivitäten begann, die Grönland von Nordwesteuropa trennten. „Aber bisher fehlte ein direkter Nachweis für die ursächliche Verknüpfung dieser beiden Vorgänge“, so Gutjahr.

Um die CO₂-Quelle zu identifizieren, rekonstruierten der Forscher und seine Kollegen mit einer neuen Methode zunächst die Veränderungen des pH-Wertes im Ozean während der damaligen Erwärmung. „Diese Methode beruht auf der Messung verschiedener Isotope der Elemente Bor und Kohlenstoff in mikroskopisch kleinen Meeresfossilien, sogenannten Foraminiferen“, erläutert Gutjahr. Der pH-Wert des Ozeans verrät, wie viel Kohlendioxid das Meerwasser zu jener Zeit aus der Atmosphäre aufgenommen hat. Die zusätzlich gemessene Kohlenstoffzusammensetzung lässt zudem Rückschlüsse zu, woher dieser Kohlenstoff stammt.

Der Analyse zufolge müssen damals mehr als 12 000 Milliarden Tonnen Kohlenstoff aus einer überwiegend vulkanischen Quelle in die Atmosphäre gelangt sein. „Wenn wir beide Informationen in einem globalen Klimamodell berücksichtigen, kann die Hauptursache des Temperaturmaximums nur der großflächige Vulkanismus bei der Öffnung des Nordatlantiks gewesen sein“, fasst Koautor Andy Ridgwell von der University of California in Riverside die Ergebnisse zusammen. Erst etwa 150 000 Jahre später gingen die globalen Temperaturen fast wieder auf Werte zurück, wie sie vor Beginn der rasanten Erwärmung geherrscht hatten.