Atmosphärischer Staub ist bereits als ein wichtiger Faktor im irdischen Klimasystem bekannt. Dabei gibt es eine direkte und eine indirekte Wirkung: Da die feinen Partikel das Sonnenlicht reflektieren, beeinflussen sie die Strahlungsbilanz der Erde – sie wirken kühlend. Letztendlich ist das auch der Effekt des zweiten Aspekts: Wenn die Mineralteilchen schließlich herabrieseln, können sie düngend wirkende Substanzen in nährstoffarme Meeresgebiete bringen. Ein wichtiger Mangelnährstoff, der das Wachstum der Algen dort begrenzt, ist dabei bekanntermaßen Eisen: Steigt die Verfügbarkeit, kann das Phytoplankton erheblich mehr Biomasse aufbauen, wodurch atmosphärisches Kohlendioxid gebunden wird.
Wenn die Algen dann schließlich sterben und in die Tiefsee absinken, kann das Treibhausgas dort langfristig gebunden bleiben, was bekanntlich mit einem abkühlenden Effekt auf das Erdklima verbunden ist. Diese Mechanismen können im eisenlimitierten subpolaren Südozean besonders effektiv zum Tragen kommen. Deshalb wird bereits vermutet, dass Veränderungen des Staubkreislaufs auf der Südhalbkugel in der Vergangenheit eine wichtige Rolle im natürlichen Wechsel zwischen Kalt- und Warmzeiten gespielt haben.
Weitgereiste Staubpartikel in einem Bohrkern
Um Einblicke in die Geschichte des Staubtransports im Süden zu bekommen, haben die Forscher um Torben Struve von der Universität Oldenburg nun einen Sedimentkern analysiert, der aus dem Boden des subpolaren Südpazifiks westlich von Südamerika stammt. Die zeitlich abgrenzbaren Ablagerungen in dem Bohrkern reichen 260.000 Jahre in die Vergangenheit zurück und umfassen somit zwei Eiszeitzyklen. Die enthaltenen Staubpartikel lassen sich anhand ihrer geochemischen Fingerabdrücke ihren Ursprungsregionen zuordnen, erklären die Forscher. So konnten sie ermitteln, wie hoch der Anteil von Partikeln aus den angrenzenden Landmassen in den verschiedenen Phasen der beiden Eiszeiten war.
Überrascht stellten die Forscher fest: Bis zu zwei Drittel der Partikel stammten aus Südamerika. Interessanterweise zeichnete sich dieses Maximum jeweils zu Beginn der Kaltzeitzyklen ab. Landmassen wie Australien oder Neuseeland trugen nur in vergleichsweise kurzen Zeitabschnitten mehr als die Hälfte zum abgelagerten Staub bei. Ihr Beitrag nahm besonders gegen Ende der Eiszeiten zu, als sich das Klima wieder erwärmte. „Erstaunlicherweise dominierte Staub aus Südamerika, obwohl er einen sehr weiten Weg von der Quelle bis zu unserer Probennahmestelle zurücklegen musste“, sagt Struve. Denn wie die Forscher erklären, herrschen in Südamerika ostwärts gerichtete Luftströmungen vor – die Partikel können also nicht über die relativ kurze Strecke aus dem Westen zu der Probennahmestelle gelangt sein.
