Carbon release from Chatham Rise pockmarks may have been climatically relevant during the last deglaciation
Diese Studie verwendet ein zweidimensionales hydromechanisches Modell, um zu demonstrieren, dass die schnelle Fluidfreisetzung aus den Pockmarks des Chatham Rise während der letzten Entglasung jährlich etwa 2 Petagramm CO2 emittiert haben könnte, eine Rate, die signifikant höher als die des Paläozän-Eozän-Temperaturmaximums ist, was darauf hindeutet, dass eine solche geologische Kohlenstofffreisetzung ein bedeutender, bisher unterschätzter Treiber der deglazialen atmosphärischen CO2-Trends war.
Originalarbeit lizenziert unter CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Dies ist eine KI-generierte Erklärung des untenstehenden Papers. Sie wurde nicht von den Autoren verfasst oder gebilligt. Für technische Genauigkeit konsultieren Sie das Originalpaper. Vollständigen Haftungsausschluss lesen
Tief unter dem Ozeanboden liegen riesige Reservoire aus uraltem Kohlenstoff, die in Schichten aus Gestein und Sedimenten gefangen sind. Seit Jahrzehnten wissen Wissenschaftler, dass das Klima der Erde eng mit der Menge an Kohlendioxid in der Atmosphäre verknüpft ist, doch die präzisen Mechanismen, die diesen Kohlenstoff zwischen der tiefen Erde und der Luft bewegen, blieben bisher weitgehend mysteriös. Eine zentrale Frage war, wie schnell und in welchen Mengen dieser geologische Kohlenstoff an die Oberfläche gelangen kann, insbesondere in Zeiten, in denen sich der Planet erwärmt und Eisschilde schmelzen. Wenn massive Mengen an Eis schmelzen, verändert sich das Gewicht, das auf den Ozeanboden drückt, und dieser Wandel kann die Freisetzung von Fluiden aus der Tiefe unter der Erde auslösen. Wenn diese Fluide Kohlendioxid mit sich führen, könnten sie die globale Erwärmung potenziell beschleunigen und eine Rückkopplungsschleife erzeugen, bei der Erwärmung zu mehr Kohlenstofffreisetzung führt, was wiederum zu mehr Erwärmung führt. Das Verständnis dieser verborgenen Gaspulse ist entscheidend für die Rekonstruktion des Klimas der Vergangenheit und die Vorhersage des Verhaltens des Erdsystems in der Zukunft.
Vor der Küste Neuseelands hält ein als Chatham Rise bekannter submariner Plateau einen massiven, stillen Hinweis auf diesen Prozess bereit. Der Meeresboden dort ist übersät mit über 45.000 kraterähnlichen Vertiefungen, die durch die Ausstoßung von Fluiden aus der Tiefe entstanden sind. Während ähnliche Krater in anderen Teilen der Welt oft mit der Freisetzung von Methangas beim Schmelzen von Eis in Verbindung gebracht werden, war der Chatham Rise niemals von Gletschern bedeckt, und seine Krater enthalten kein Methan. Stattdessen deutet chemische Evidenz darauf hin, dass diese Krater Ventile für uraltes Kohlendioxid sind, das seit Millionen von Jahren in Kalksteinfelsen tief in der Erdkruste eingeschlossen ist. Der Zeitpunkt des Erscheinens dieser Krater weist direkt auf die letzte Zeit hin, als die Welt aus einer Eiszeit heraustrat, eine Periode, die als Deglaziation bekannt ist. Dies wirft eine faszinierende Möglichkeit auf: Dass der schnelle Anstieg des Meeresspiegels während jener Zeit wie ein Schalter wirkte, der tiefe Kohlenstoffreservoire entriegelte und sie in den O ocean und die Atmosphäre pumpte.
Um diese Idee zu testen, baute ein Forscherteam eine Computersimulation des Meeresbodens unter dem Chatham Rise auf. Sie konzentrierten sich auf die dicken Schichten aus tonhaltigem Sediment, die zwischen den tiefen Kohlenstoffreservoirs und dem Meeresboden liegen. In normalen Zeiten, wenn die Meeresspiegel stabil sind, bewegen sich Fluide langsam und gleichmäßig durch diese Sedimente, ähnlich wie Wasser, das durch einen Schwamm sickert. Die Forscher modellierten jedoch, was passiert, wenn der Meeresspiegel schnell steigt, wie es am Ende der letzten Eiszeit der Fall war. Ihr Modell zeigte, dass dieser schnelle Anstieg des Wassergewichts das Tonsediment in einen Zustand versetzt, in dem es nicht schnell genug abfließen kann. Dieser Druck baut sich auf und zwingt das Fluid dazu, den Weg des geringsten Widerstands zu suchen, indem es anstatt sanft auszusickern, in engen, kraftvollen Kanälen durch das Sediment bricht. Diese Kanäle erreichen schließlich die Oberfläche und erzeugen die Krater, die heute auf dem Meeresboden zu sehen sind.
Die Simulation ergab, dass diese Kanäle, sobald sie sich bilden, Fluid mit einer Rate transportieren, die etwa tausendmal schneller ist als das langsame, stetige Sickerverhalten zwischen den Eiszeiten. Durch Anwendung dieses Modells auf die 476 kleinen, im Detail kartierten Krater schätzten die Forscher das Volumen der Fluidmenge, die während der ersten Welle dieser Aktivität freigesetzt worden sein könnte. Sie berechneten, dass das Fluidvolumen, das sich durch diese Pfade bewegte, etwa 1.800 Kubikkilometer pro Jahr betrug. Um die klimatische Auswirkung zu verstehen, konvertierte das Team dieses Fluidvolumen in eine Masse an Kohlendioxid. Selbst unter Verwendung der konservativsten Schätzungen – unter der Annahme, dass das Fluid nur einen winzigen Bruchteil an Kohlendioxid enthielt und sich in einem gasförmigen Zustand befand – war das Ergebnis atemberaubend. Die Freisetzungsrate belief sich auf etwa 2 Petagramm Kohlendioxid pro Jahr.
Diese Zahl ist im Kontext der Erdgeschichte signifikant. Die Forscher verglichen ihr Ergebnis mit dem Beginn eines berühmten antiken Erwärmungsereignisses namens Paleozän-Eozän-Temperaturmaximum, das massive Aussterbeprozesse und weltweite Temperaturspitzen verursachte. Ihre Schätzung legt nahe, dass die Kohlenstofffreisetzung aus den Pockmarks des Chatham Rise allein etwa viermal schneller war als die Rate der Kohlenstofffreisetzung, die für den Beginn jener antiken Katastrophe abgeleitet wurde. Obwohl sich die Studie auf eine spezifische Teilmenge von Kratern konzentrierte und eine Simulation anstelle einer direkten Messung verwendete, deuten die Ergebnisse darauf hin, dass die geologische Kohlenstofffreisetzung aus Feldern wie dem Chatham Rise ein bedeutender, jedoch bisher übersehener Treiber des Klimawandels während der letzten Deglaziation gewesen sein könnte. Die Studie zeigt, dass der tiefe Kohlenstoffkreislauf der Erde in der Lage ist, schnell auf Oberflächenveränderungen zu reagieren, indem er potenziell massive Pulse von Treibhausgasen liefert, die das Klima der Vergangenheit mitgestaltet haben könnten.
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