Home Technik Eiszeitliches Kohlendioxid-Puzzle, gelöst durch Meereslebewesen im antiken Eis der Antarktis

Eiszeitliches Kohlendioxid-Puzzle, gelöst durch Meereslebewesen im antiken Eis der Antarktis

Chris Fogwill

Bildnachweis: Chris Fogwill, Autor zur Verfügung gestellt

Als sich die Welt seit der letzten Eiszeit erwärmte, kam ein Anstieg des Kohlendioxidspiegels fast 2.000 Jahre lang zum Stillstand. Das ist immer ein Rätsel für Wissenschaftler, aber jetzt glauben sie zu wissen, was passiert ist.

Der Nachweis winziger Mengen an Meereslebewesen in einer alten Eisdecke der Antarktis erklärt ein langjähriges Rätsel, warum der Anstieg des Kohlendioxidspiegels (CO₂) während der Erwärmung der Erde seit der letzten Eiszeit für Hunderte von Jahren ins Stocken geriet.

Unsere Studie zeigt, dass es vor Tausenden von Jahren eine Explosion der Produktivität von Meereslebewesen an der Oberfläche des Südlichen Ozeans gab.

Und überraschenderweise spielte dieses Meeresleben einst eine Rolle bei der Regulierung des Klimas. Daher hat dieser Befund große Auswirkungen auf zukünftige Prognosen zum Klimawandel.

In die Vergangenheit gehen

Unsere Forschung führte uns zu einem vierstündigen Flug von Chile zum Weddellmeer am äußersten südlichen Ende des Atlantischen Ozeans, um auf einer Eisbahn in einem kalten Breitengrad von 79 ° Süd zu landen.

Ilyshion Flugzeuge

Unser Ilyshion-Flugzeug landete auf dem Union Glacier (Antarctic Logistics and Expeditions). Bildnachweis: Chris Turney, Autor zur Verfügung gestellt

Das Weddellmeer ist häufig mit Meereis verstopft und seit den frühesten Entdeckern, die sich nach Süden wagten, für Schiffe gefährlich.

1914 saßen der anglo-irische Entdecker Ernest Shackleton und seine Männer zwei Jahre lang hier fest, 1000 Kilometer von der Zivilisation entfernt. Sie waren Isolation, Hunger, eisigen Temperaturen, Brandwunden, wandernden Eisbergen und der Gefahr von Kannibalismus ausgesetzt.

Hier zu überleben ist schwierig, ebenso wie die Wissenschaft.

Wir verbrachten drei Wochen in den nahe gelegenen Patriot Hills und bohrten durch Eis, um Proben zu sammeln.

Wenn Wissenschaftler Eisproben sammeln, bohren sie normalerweise einen tiefen Kern senkrecht durch die jährlichen Schnee- und Eisschichten. Wir haben etwas ganz anderes gemacht: Wir sind horizontal gegangen, indem wir eine Reihe kürzerer Kerne über die Eislandschaft gebohrt haben.

Das liegt daran, dass die Patriot Hills ein wild wilder Ort sind, der von Wirbelstürmen des Weddellmeeres heimgesucht wird, die große Schneefälle abwerfen, gefolgt von starken kalten Winden (katabatische Winde genannt), die vom Polarplateau strömen.


Diese katabatischen Winde wehten stark.

Während die Winde das ganze Jahr über wehen, entfernen sie das Oberflächeneis in einem Prozess, der als Sublimation bezeichnet wird. Älteres, tieferes Eis wird an die Oberfläche gezogen. Dies bedeutet, dass ein Spaziergang über das blaue Eis in Richtung Patriot Hills praktisch wie eine Zeitreise ist.

Über blaues Eis

Ein Spaziergang über das blaue Eis ist eine Zeitreise. Bildnachweis: Matthew Harris, Keele University, Autor zur Verfügung gestellt

Das exponierte Eis zeigt, was während des Übergangs von der letzten Eiszeit vor etwa 20.000 Jahren in unsere heutige wärmere Welt, das Holozän, geschah.

Die antarktische Kälteumkehr

Während sich die Erde erwärmte, stieg der Kohlendioxidgehalt in der Atmosphäre schnell von etwa 190 auf 280 ppm.

Aber der Erwärmungstrend war nicht nur in eine Richtung.

Vor rund 14.600 Jahren gab es auf der südlichen Hemisphäre eine 2000-jährige Abkühlungsperiode. Diese Periode wird als antarktische Kaltumkehr bezeichnet und ist der Ort, an dem die CO₂-Werte bei etwa 240 ppm liegen.

Warum dies geschah, war das Rätsel, aber das Verständnis dafür könnte entscheidend für die Verbesserung der heutigen Prognosen zum Klimawandel sein.

Leben im Eis finden

Über drei Wochen haben wir gegen Wind und Schnee gekämpft, um eine detaillierte Sammlung von Eisproben über das Ende der letzten Eiszeit zu erstellen.

Chris Turney sammelt Eisprobe

Wir haben eine Eisprobe gesammelt, um sie später im Labor zu untersuchen. Bildnachweis: Chris Turney, Autor zur Verfügung gestellt

Zu unserer Überraschung waren in unseren Eisproben organische Moleküle versteckt – Überreste von Meereslebewesen vor Tausenden von Jahren. Sie kamen von den Wirbelstürmen vor dem Weddellmeer, die organische Moleküle von der Meeresoberfläche auffegten und an Land ablegten, um sie im Eis zu erhalten.

Antarktisches Eis, das sich aus Schneefall bildet, erzählt normalerweise nur Wissenschaftlern vom Klima. Das Spannende daran, Beweise für das Leben im alten Eis der Antarktis zu finden, ist, dass wir zum ersten Mal rekonstruieren können, was vor Tausenden von Jahren zur gleichen Zeit vor der Küste im Südpolarmeer geschah.

Wir fanden eine ungewöhnliche Zeit mit hohen Konzentrationen und einem vielfältigen Spektrum an marinem Mikroplankton. Diese erhöhte Produktivität der Ozeane fiel mit der Umkehrung der Antarktis zusammen.

Das Schmelzen des Meereises im Sommer erhält das Meeresleben

Unsere Klimamodelle zeigen, dass die antarktische Kälteumkehr eine Zeit massiver Veränderungen der Meereismenge über dem Südpolarmeer war.

Winter Meereis schmilzt im Sommer

Im Winter gebildetes Meereis schmilzt im Sommer und schüttet Nährstoffe in den Ozean.

Als die Welt aus der letzten Eiszeit herauskam, zerstörte die Sommerwärme große Mengen Meereis, die sich im Winter gebildet hatten. Wenn das Meereis schmilzt, setzt es wertvolle Nährstoffe in den Südpolarmeer frei und befeuert die Explosion der Meeresproduktivität, die wir im Eis auf dem Kontinent gefunden haben.

Dieses Meeresleben führte dazu, dass bei der Photosynthese mehr Kohlendioxid aus der Atmosphäre entnommen wurde, ähnlich wie Pflanzen Kohlendioxid verwenden. Wenn die Meeresbewohner sterben, sinken sie zu Boden und sperren den Kohlenstoff weg. Die Menge an Kohlendioxid, die im Ozean absorbiert wurde, war groß genug, um sich weltweit zu registrieren.

Was dies heute für den Klimawandel bedeutet

Heute absorbiert der Südliche Ozean rund 40% des gesamten Kohlenstoffs, der durch menschliche Aktivitäten in die Atmosphäre gelangt. Daher müssen wir die Treiber dieses wichtigen Teils des Kohlenstoffkreislaufs dringend besser verstehen.

Das Meeresleben im Südpolarmeer spielt immer noch eine wichtige Rolle bei der Regulierung der Menge an atmosphärischem Kohlendioxid.

Aber wenn sich die Welt mit dem Klimawandel erwärmt, wird sich in den Polarregionen weniger Meereis bilden. Diese natürliche Kohlenstoffsenke des Meereslebens wird sich nur abschwächen und die globalen Temperaturen weiter erhöhen.

Es ist eine rechtzeitige Erinnerung daran, dass die Antarktis zwar abgelegen erscheint, ihre Auswirkungen auf unser zukünftiges Klima jedoch enger und enger miteinander verbunden sind, als wir vielleicht denken.
Geschrieben von Chris Turney, Professor für Geowissenschaften und Klimawandel, Direktor des Changing Earth Research Center und der Chronos 14Carbon-Cycle Facility an der UNSW und Node Director des ARC Center of Excellence für australische Biodiversität und Kulturerbe, UNSW und Chris Fogwill. Professor für Glaziologie und Paläoklimatologie, Leiter Schulgeographie, Geologie und Umwelt und Direktor des Instituts für nachhaltige Zukunft der Keele University.

Ursprünglich auf The Conversation veröffentlicht.Die Unterhaltung

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