Der Zusammenbruch der Eiszeit war dramatisch: Die Erde verwandelte sich schnell von einem Schneeball in einen Sumpf
Eine Reihe von Kettenereignissen markierte das Ende der letzten globalen Eiszeit: Die tief gefrorene Erde schmolz und verwandelte sich in einen riesigen Sumpf.
Die Hypothese, dass die Oberfläche des Ozeans während einer globalen Eiszeit für mehrere Millionen Jahre gefroren war, ist als "Schneeball-Erde" bekannt. Als die gigantischen Eisschilde, die einst die Tropen bedeckten, vor etwa 635 Millionen Jahren schmolzen, entstand ein Schlammozean, dessen Schmelzwasser auf Schichten dichteren, hypersalinen Meerwassers schwamm, das während der Eiszeit gealtert war.
Dieser Prozess verlief - in geologischen Zeiten - extrem schnell und führte zu dem, was Paläoklimatologen als "matschigen Planeten" bezeichnen, wofür wir jetzt zum ersten Mal direkte geochemische Beweise haben, als der Kohlendioxidgehalt stark anstieg und die "Schneeball-Erde" zu einer Periode schnellen und massiven Abschmelzens zwang.
Die letzte globale Eiszeit verstehen
Für die breite Öffentlichkeit bezieht sich die letzte "Eiszeit" auf das Ereignis, das vor etwa 12.000 Jahren endete und das als Handlung des ersten "Ice Age"-Films von 2002 diente.
Wenn Wissenschaftler jedoch von einer globalen Eiszeit sprechen, beziehen sie sich auf eine Reihe von Ereignissen, die zwischen 635 und 650 Millionen Jahren stattfanden, einem Zeitraum, in dem die Erde eine intensive globale Eiszeit erlebte, die als "Schneeball-Erde" bekannt ist.
Es wird immer noch darüber diskutiert, wie das Leben zu einer Zeit überleben konnte, als die Gletscher selbst am Äquator dick waren: Es waren hauptsächlich mikroskopisch kleine Organismen, die in den gefrorenen Ozeanen lebten. Diese winzigen Lebensformen mussten unter dem Eis überleben, wo noch ein wenig Sonnenlicht durchdringen konnte.
Die vulkanische Aktivität setzte sich unter der eisigen Oberfläche fort und setzte über Zehntausende von Jahren Kohlendioxid (CO2) in die Atmosphäre frei. Die "Schneeball-Erde" ernährte sich von sich selbst, wobei die Ausdehnung des Eises das Sonnenlicht zurück ins All reflektierte und den Planeten kühl hielt. Da das Eis jedoch den Kontakt der Felsen mit Wasser verhinderte, behinderte es auch den Prozess, der CO2 aus der Atmosphäre aufnimmt. Durch das angesammelte CO2 erwärmte sich der Planet schließlich so stark, dass das Eis zu schmelzen begann und die ersten Tiere entstanden.
Das Lied von Eis und Feuer
Eine Studie unter der Leitung des Virginia Polytechnic Institute and State University, besser bekannt als Virginia Tech, hat den ersten direkten geochemischen Nachweis für den "schlammigen Planeten" erbracht, als extrem hohe CO₂-Werte gefrorenes Land zu einem schnellen und massiven Schmelzprozess zwangen.
"Unsere Ergebnisse sind wichtig, um zu verstehen, wie sich das Klima der Erde und die Chemie der Ozeane nach den extremen Bedingungen der letzten globalen Eiszeit verändert haben", so Tian Gan, Hauptautor der Studie und ehemaliger Postdoktorand an der Virginia Tech.
Ein Viertel des Ozeans war aufgrund des extrem niedrigen CO2-Gehalts gefroren, und als die Oberfläche des Ozeans versiegelt wurde, wurden eine Reihe von Kettenreaktionen ausgelöst:
- Der Wasserkreislauf verlangsamte sich, weil es keine Verdunstung und sehr wenig Regen oder Schnee gab.
- Ohne den Wasserkreislauf hat sich der Prozess der chemischen Verwitterung, bei dem Gestein erodiert und zerfällt und dabei Kohlendioxid gebunden wird, massiv verlangsamt.
- Durch Verwitterung und Erosion begann sich Kohlendioxid in der Atmosphäre anzusammeln und den Treibhauseffekt durch Erhöhung der Lufttemperatur zu verstärken.
"Es war nur eine Frage der Zeit, bis der Kohlendioxidgehalt hoch genug war, um das Eismuster zu durchbrechen", erklärte der Geologe Shuhai Xiao, Mitautor der Studie. "Als dies geschah, endete es wahrscheinlich katastrophal", sagte er.
Gewaltsamer Klimawandel
Als die Hitze zunahm, begannen sich die Polkappen zurückzuziehen, und das Klima der Erde veränderte sich rasant und verwandelte die Oberfläche in einen Sumpf.
Die Forschungsergebnisse zeigen jedoch, dass das Eis nicht gleichzeitig schmolz oder sich mit dem Meerwasser vermischte, sondern dass riesige Flüsse von Gletscherwasser wie ein umgekehrter Tsunami vom Land ins Meer flossen und ein geschichtetes Meer mit frischem, weniger salzigem Wasser oben und dichterem, salzigerem Wasser unten bildeten.
Um dieses Szenario zu testen, analysierten die Forscher eine Art von Gestein, das sogenannte Karbonatgestein, das sich während dieser Schmelzphase bildete. Bei der Untersuchung der Lithium-Isotope in diesen Gesteinen stellten sie fest, dass Süßwassersignaturen in den Gesteinen in Küstennähe häufiger vorkommen als in den Gesteinen, die im Meer entstanden sind, was die Idee einer massiven Gletscherschmelze, die in die Ozeane floss, unterstützt.
Diese Forschungsarbeiten liefern nicht nur Erkenntnisse über die bemerkenswerte Klimageschichte der Erde, sondern auch darüber, wie sich das Leben anpassen und drastische Veränderungen überleben kann, und liefern damit wertvolle Hinweise auf die Widerstandsfähigkeit des Lebens in dieser Eiszeit.
Quellenhinweis:
Gan, T. et al. Lithium isotope evidence for a plumeworld ocean in the aftermath of the Marinoan snowball Earth. Earth, Atmospheric, and Planetary Sciences, v. 121, n. 46, 2024.