Die Forschung der letzten Jahre hat immer deutlicher gezeigt: Kohlendioxid ist und war schon immer ein maßgeblicher Faktor im Weltklima: Der CO2-Gehalt der Atmosphäre entscheidet darüber, ob sich die Erde in einem Treibhaus- oder einem Eishaus-Zustand befindet. Heute verändert der Mensch die Werte kritisch – einst waren hingegen geologische und biologische Prozesse für die teils erheblichen Schwankungen der atmosphärischen CO2-Konzentrationen verantwortlich. Der Erforschung der Effekte der geologischen Prozesse widmen sich Wissenschaftler des Deutschen GeoForschungsZentrums (GFZ) in Potsdam. Sie zeigen nun die vermutlich erhebliche Bedeutung eines speziellen Faktors auf: des Auseinanderbrechens von Kontinenten – Rifting genannt.
Kohlenstoffkreislauf im Untergrund
Klar ist: Nur ein Hunderttausendstel des gesamten Kohlenstoffs unseres Planeten befindet sich in seiner Atmosphäre oder ist in der Biosphäre und den Ozeanen gebunden. 99,999 Prozent des irdischen Kohlenstoffs sind hingegen im tiefen Untergrund gespeichert. Dennoch ist dieser enorme Kohlenstoffvorrat nicht von der Atmosphäre isoliert – es findet Austausch statt: Erdplatten, die in den tiefen Erdmantel absinken, nehmen große Mengen an gebundenem Kohlenstoff mit sich. Umgekehrt kommt er aber auch wieder nach oben. Bisher ging man davon aus, dass es hauptsächlich durch Vulkanismus am Boden der Ozeane zur Entgasung von Kohlendioxid kommt und damit letztlich zur Freisetzung in die Atmosphäre.
Basierend auf Modellen zum globalen Kohlenstoffkreislauf kommen Sascha Brune und seine Kollegen nun allerdings zu einer anderen Schlussfolgerung: Der maßgebliche CO2-Eintrag in die Atmosphäre geschieht demnach an Grabensystemen auf Kontinenten wie etwa dem Ostafrikanischen Rift oder dem Eger-Rift in Tschechien. “Grabensysteme entstehen, wenn Kontinente gedehnt werden, was schließlich zum Auseinanderbrechen von ganzen Erdplatten führen kann”, erläutert Sascha Brune vom GFZ. An diesen Stellen gelangt dann den Forschern zufolge besonders viel Kohlendioxid aus der Erde in die Atmosphäre.
Eine erdgeschichtliche Rolle zeichnet sich ab
Wie sie erklären, gab es in der Erdgeschichte Zeiten, in denen diese Prozesse im Gegensatz zu heute besonders intensiv abliefen. “Das Rift in Ostafrika ist mit einer Länge von etwa 6000 Kilometern zwar das größte Grabensystem weltweit, allerdings erscheint es klein im Vergleich mit den Riftsystemen, die vor 130 Millionen Jahren zum Zerbrechen des Superkontinents Pangea geführt haben und ein Netzwerk von über 40.000 Kilometern Länge bildeten”, sagt Brune.
Mithilfe von plattentektonischen Modellen der vergangenen 200 Millionen Jahre und anderen geologischen Indizien haben die Wissenschaftler die Entwicklung des globalen Riftnetzwerks rekonstruiert. Dabei konnten sie die Existenz zweier großer Rift-Perioden aufzeigen: vor rund 130 und 50 Millionen Jahren. Wie sie berichten, fielen diese mit Gewächshaus-Klima-Episoden zusammen, in denen die atmosphärischen CO2-Konzentrationen mehr als dreimal höher lagen als heute. Möglicherweise war die damals vermehrte Kohlenstofffreisetzung aus der Tiefe an diesem Effekt und der Klimaentwicklung beteiligt, sagen die Forscher.
