Erforschung der Extreme des Erdklimas

Erforschung der Extreme des Erdklimas

D. D.Das prähistorische Klima unseres Planeten unterlag ständigen, manchmal bedeutenden Veränderungen. Diese natürlichen Schwankungen traten nicht so schnell auf wie die heutigen künstlichen Klimakapern. Aber sie konnten die Erde immer noch von sehr heißen zu extrem eisigen Bedingungen bewegen. Das Wissen über das Paläoklima war jedoch noch recht unvollständig und es gab starke Schwankungen in der Genauigkeit der gemessenen Werte.

Zum ersten Mal hat eine internationale Forschergruppe ein Bild des Erdklimas in den letzten 66 Millionen Jahren erstellt, das auf einheitlichen Messungen und konsistenten Interpretationen basiert. In dieser Ära, dem New Earth Age, durchlief das Klima vier deutlich unterschiedliche Phasen. In der heißesten Klimaphase, die Klimatologen als “Gewächshaus” bezeichnen, waren die Durchschnittstemperaturen bis zu 15 Grad höher als jetzt. Aus geologischer Sicht ähnelt das heute vorherrschende Klima einem Gefrierschrank, der auch als “Eishaus” bezeichnet wird.

Die 24-köpfige Forschungsgruppe unter der Leitung von Thomas Westerhold Marum Zentrum für Meeresumweltwissenschaften (Marum) de Universität Bremen verwendeten insgesamt vierzehn Kerne für ihre Forschung, die in den letzten zwei Jahrzehnten in die Sedimente verschiedener Ozeane gebohrt worden waren. Diese Ablagerungen decken die gesamte Ära der Neuen Erde ab, die vor 66 Millionen Jahren mit dem Paläozän begann und mit dem heutigen Holozän endete. Da es keine direkten Messungen für vergangene Temperaturen gibt, waren die Wissenschaftler von Westerhold auf sogenannte Klima-Proxys angewiesen, aus denen frühere Temperaturen abgeleitet werden können. Mehrere solche indirekten Indikationen finden sich in marinen Sedimenten.

Limettenschalen als Temperatursonden

Um ihre umfangreichen Analysen so einheitlich wie möglich zu gestalten, konzentrierten sich Westerhold und seine Kollegen auf die Spuren von Sauerstoff- und Kohlenstoffisotopen in den Kalkschalen mariner Mikroorganismen. Für die Forscher waren jedoch nur zwei der mehr als 10.000 Arten von Interesse. Dies sind die Foraminiferen der Gattungen Cibicidoides und Nuttalides, die auf dem Meeresboden leben. Da diese beiden Arten während der gesamten Neuzeit der Erde weitgehend unverändert existierten, ermöglichten sie eine einheitliche Analyse des Paläoklimas über den gesamten Zeitraum seit 66 Millionen Jahren.





Fotogallerie



Paläoklimatologie
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Bohrkerne spiegeln das Erdklima wider


Für ihre paläoklimatischen Analysen verwenden die Westerhold-Forscher unter anderem eine Messmethode, die auf der Chemie des amerikanischen Nobelpreisträgers basiert Harold Urey (1893 bis 1981) geht zurück. Es basiert auf der Tatsache, dass die drei natürlichen Sauerstoffisotope in drei verschiedenen Konzentrationen vorliegen. Das am häufigsten vorkommende Isotop mit durchschnittlich 99,76 Prozent ist Sauerstoff-16 (¹⁶O) mit acht Protonen und acht Neutronen im Atomkern. Andererseits ist Sauerstoff-17 (¹⁷O) mit 17 Neutronen mit 0,04 Prozent die seltenste Variante. Sauerstoff-18 (¹⁸O) kommt in der Natur mit durchschnittlich 0,2 Prozent vor. Da es zwei Neutronen mehr als ¹⁶O hat, ist es auch etwas schwerer. Beim Verdampfen von Meerwasser ist Sauerstoff-18 gegenüber O aufgrund seines etwas höheren Gewichts im Nachteil. Damit es verdunstet, muss die Wassertemperatur etwas höher sein als bei der leichten Sauerstoffvariante ¹⁶O.

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