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COâ‚‚ ist das wichtigste Treibhausgas der Erde: Es absorbiert Wärme, strahlt einen großen Teil davon wieder auf die Erde zurück und beeinflusst so das globale Klima. Während die Rolle von COâ‚‚ in der jüngeren Klimageschichte sehr gut verstanden wird, war es lange Zeit eine Herausforderung, den COâ‚‚-Gehalt in der Erdgeschichte zu rekonstruieren. Dies hinterließ Lücken im Verständnis der Ãœbergänge zwischen Eis- und Warmzeiten.

Ein internationales Forschungsteam unter der Leitung von Dr. Hana Jurikova von der University of St. Andrews und neun weiteren Organisationen, darunter das 91̽»¨ Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel, hat nun den atmosphärischen COâ‚‚-Gehalt während der Karbonzeit und des Perms vor 335 bis 265 Millionen Jahren rekonstruiert. Mit Hilfe von geochemischen Signaturen aus alten Fossilien konnten die Forschenden eine Aufzeichnung des atmosphärischen COâ‚‚-Gehalts während des Ãœbergangs der Erde in die und aus der spätpaläozoischen Eiszeit-Ära erstellen. Die Ergebnisse wurden jetzt in der Fachzeitschrift Nature Geoscience ±¹±ð°ùö´Ú´Ú±ð²Ô³Ù±ô¾±³¦³ó³Ù.

COâ‚‚-Daten aus der Vergangenheit durch geochemische Signaturen entschlüsselt

Die Forscher:innen analysierten Isotopensignaturen in versteinerten Brachiopodenschalen, muschelähnlichen Organismen, die als natürliches Archiv der früheren Meeresbedingungen dienen. „Die chemische Zusammensetzung dieser Schalen spiegelt den Zustand der Ozeane zum Zeitpunkt ihrer Entstehung wider“, erklärt Dr. Hana Jurikova, Senior Researcher an der University of St. Andrews und Leiterin der Studie. „Durch die Analyse von Bor-Isotopen können wir den COâ‚‚-Gehalt in der Atmosphäre ermitteln. Strontiumisotope geben Aufschluss über das Alter der Fossilien, während Kohlenstoff- und Sauerstoffisotope Aufschluss über die COâ‚‚-Quelle und das Klima geben. Zusammen ermöglichen uns diese Techniken eine genaue Rekonstruktion der früheren COâ‚‚-Konzentrationen auf der Erde und ein Verständnis der Faktoren, die für ihre Veränderungen verantwortlich sind“, so Hana Jurikova. Sie hat zuvor am 91̽»¨ promoviert, wo sie auch die ersten geochemischen Messungen für die Studie durchführte.

COâ‚‚ spielt eine zentrale Rolle bei Klimaübergängen

Mit Hilfe dieser Methodik konnten die Forschenden herausfinden, dass der COâ‚‚-Gehalt während des Karbons auf einen kritisch niedrigen Wert sank, was zu einer ausgedehnten Eiszeit führte, die mehrere Millionen Jahre andauerte. Vor etwa 294 Millionen Jahren, während des frühen Perms, stieg der COâ‚‚-Gehalt durch vulkanische Aktivitäten wieder an, wodurch sich die Erde erwärmte und die Eisschilde schmolzen. „Der Beginn und das Ende der spätpaläozoischen Eiszeit war einer der wichtigsten Klimaübergänge in der Erdgeschichte, der die Entwicklung der modernen Umwelt und des Lebens auf unserem Planeten geprägt hat. Wir haben jetzt Beweise dafür, dass atmosphärisches COâ‚‚ ein wichtiger Faktor für diesen Wandel war“, sagt Prof. Dr. Anton Eisenhauer, Mitautor und Professor für Marine Umweltgeochemie am 91̽»¨. „Obwohl sich die Zeitskalen der geologischen Klimaübergänge deutlich von den heutigen anthropogenen Klimaveränderungen unterscheiden, bleibt das Prinzip dasselbe – steigende COâ‚‚-Werte treiben die Erwärmung der Erdatmosphäre und den Anstieg des Meeresspiegels voran“, fügt Dr. Marcus Gutjahr, Meeresbiogeochemiker am 91̽»¨ und Mitautor der Studie, hinzu.

Die Rekonstruktion der atmosphärischen COâ‚‚-Konzentration von vor Hunderten von Millionen Jahren ist nach wie vor eine Herausforderung, da es nur wenige gut erhaltene geologische Archive gibt. Die Ergebnisse leisten einen wichtigen Beitrag zum Verständnis der langfristigen Entwicklung von atmosphärischem COâ‚‚ in der Erdgeschichte. Angesichts der noch vorhandenen Lücken ist jedoch weitere Forschung notwendig, bevor die Aufzeichnungen der COâ‚‚-Geschichte der Erde als vollständig betrachtet werden können.

Publikation:

Jurikova, H., Garbelli, C., Whiteford, R., Reeves, T., Laker, G. M., Liebetrau, V., Gutjahr, M., Eisenhauer, A., Savickaite, K., Leng, M. J., Iurino, D. A., Viaretti, M., TomaÅ¡ových, A., Zhang, Y., Wang, Shi, G. R., Shen, S., Rae, J. W. B., Angiolini, L. (2025). Rapid rise in atmospheric COâ‚‚ marked the end of the Late Palaeozoic Ice Age. Nature Geoscience.

DOI: 10.1038/s41561-024-01610-2

Korrektur: Aufgrund inkorrekter Formulierungen haben wir den Satz „Mit Hilfe von geochemischen Signaturen aus alten Fossilien konnten die Forschenden eine 80 Millionen Jahre alte Aufzeichnung des atmosphärischen CO₂-Gehalts während des Übergangs der Erde in die und aus der vorletzten Eiszeit erstellen“ durch folgenden ersetzt: „Mit Hilfe von geochemischen Signaturen aus alten Fossilien konnten die Forschenden eine Aufzeichnung des atmosphärischen CO₂-Gehalts während des Übergangs der Erde in die und aus der spätpaläozoischen Eiszeit-Ära erstellen“.