Robert Klatt
Die Erde war vor rund 3 Millionen Jahren deutlich wärmer als heute und hat sich dann stark abgekühlt. Neue Eisproben zeigen, dass sich dieser Klimawandel nicht allein durch die CO₂- und Methankonzentration erklären lässt und dass andere Faktoren, etwa die Reflexionsfähigkeit der Erdoberfläche (Albedo), ebenfalls entscheidend waren.
Corvallis (U.S.A.). Fossilien aus ehemaligen gemäßigten und subtropischen Wäldern in Alaska und Grönland und uralte Küstenlinien entlang der US-Ostküste belegen, dass die Erde vor rund drei Millionen Jahren deutlich wärmer war als heute und dass der Meeresspiegel wesentlich höher lag. Die Forschung konnte bisher nicht komplett erklären, warum es in den Epochen der Erdgeschichte diese ungewöhnliche Warmphase gab und wie es anschließend zu einem Klimawandel kam, der eine globale Abkühlung auslöste, hauptsächlich, weil sich die Temperaturen und der CO₂- und Methangehalt aus diesem Zeitalter nur schwer rekonstruieren lassen.
Forscher der Oregon State University (OSU) haben nun eine neue Studie publiziert, die auf der Analyse von kürzlich neuentdeckten Eisarchiven aus den Allan Hills in der Ostantarktis basiert. In der Geowissenschaft sind die Allan Hills seit Langem bekannt, weil dort Eis aus dem Inneren des Kontinents zur Oberfläche gelangt.
Wie die Wissenschaftler erklären, haben die kontinuierlichen Bewegungen des Eises die einst horizontalen Schichten zerstört. Es können deshalb keine zusammenhängenden Klimadaten, sondern nur Momentaufnahmen, die die Umweltbedingungen eines bestimmten Zeitpunkts zeigen, gewonnen werden.
„Diese Momentaufnahmen erweitern die Klimadaten aus Eis deutlich über das hinaus, was bisher möglich war. Diese längeren Datensätze werfen zugleich neue Fragen darüber auf, wie sich das Klima der Erde entwickelt hat und wie weit wir mit Eisbohrkernen in die Vergangenheit zurückgehen können.“
Im Rahmen der aktuellen Studie haben die Forscher sich auf die Edelgaskonzentration von eingeschlossener Luft konzentriert. Die Edelgaskonzentration ermöglicht es, die Temperatur der Ozeane präzise zu rekonstruieren. Diese ist demnach in den letzten drei Millionen Jahren etwa 2 bis 2,5 Grad Celsius gesunken.
Die Analyse der Edelgaskonzentration ermöglicht es zudem, die Temperaturunterschiede zwischen der Oberfläche und tieferen Wasserschichten zu rekonstruieren. Die Abkühlung in den verschiedenen Bereichen lief demnach nicht gleichförmig ab.
„Die Edelgase im Eis bieten eine einzigartige Möglichkeit, Veränderungen der Ozeantemperatur zu untersuchen. Andere Methoden liefern Informationen für einzelne Orte, doch diese Methode ermöglicht einen globaleren Blick.“
Laut den umfassenden Daten hat die globale Abkühlung in den tieferen Wasserschichten vor etwa drei Millionen Jahren begonnen. Der Prozess, bei dem auf der Nordhalbkugel große Eisschilde gebildet haben, hat etwa eine Million Jahre gedauert. Die Oberflächentemperaturen der Meere haben sich deutlich später und langsamer abgekühlt und haben ihr Minimum vor etwa 1 Million Jahren erreicht. Laut den Forschern ist es wahrscheinlich, dass die Unterschiede auf den Wärmetransport zwischen dem Oberflächenwasser und der Tiefsee zurückgehen.
Die Wissenschaftler haben zudem die CO₂- und Methankonzentration analysiert. Laut den Eisproben lag die CO₂-Konzentration vor 3 Millionen Jahren bei 300 parts per million (ppm), also deutlich niedriger als die kürzlich gemessenen 424 ppm, dem höchsten Wert seit zwei Millionen Jahren. Die CO₂-Konzentration ist danach gesunken und lag vor 2,7 Millionen Jahren bei 250 ppm und vor einer Million Jahren bei 20 ppm. Die Methankonzentration hat sich hingegen im untersuchten Zeitraum kaum verändert und lag stabil bei etwa 500 ppb, also deutlich unter den heutigen 1.935 ppb.
Laut den Forschern zeigen die rekonstruierten CO₂- und Methankonzentrationen, dass die starke Abkühlung der Erde in den letzten drei Millionen Jahren nicht allein durch die Treibhausgase in der Atmosphäre erklärt werden kann. Es müssen also noch andere Faktoren dazu beigetragen haben, etwa die Reflexionsfähigkeit der Erdoberfläche (Albedo) oder die Zirkulation der Ozeane.
„Unsere Hoffnung ist, dass diese Arbeit unser Bild früherer warmer Klimaperioden verfeinert und unser Verständnis dafür schärft, wie die verschiedenen Elemente des Erdsystems zusammenwirken.“
Angesichts der neuen Erkenntnisse, die weitere Fragen eröffnet haben, wollen die Forscher kürzlich entdeckte Eisproben analysieren, die rund 6 Millionen Jahre alt sind. Sie arbeiten zudem an Methoden, mit denen die Rekonstruktion der CO₂- und Methankonzentration in der damaligen Atmosphäre noch genauer erfolgen kann.
Quellen:
Pressemitteilung der Oregon State University (OSU)
Studie im Fachmagazin Nature, doi: 10.1038/s41586-025-10032-y
