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News: Das Ende einer Eiszeit

Genauso rätselhaft wie der Beginn einer Eiszeit, ist ihr rasches Ende. So wurde es vor 600 Millionen Jahren nach einem 100 Millionen Jahre währenden Winter überraschend schnell wärmer. Offenbar stieg der Gehalt der Treibhausgase in der Atmosphäre beinahe schlagartig an. Doch es war nicht das Kohlendioxid heftig eruptierender Vulkane, das die Erde erwärmte, sondern Methan - Methan, das sich während der Kaltzeit in riesigen Lagern ansammeln konnte.
Vor 600 bis 700 Millionen Jahren befand sich die Erde im Griff grimmiger Eiszeiten, deren Gletscher und Inlandeismassen fast den Äquator erreichten. Joseph Kirschvink vom California Institute of Technology und seine Kollegen hatten deshalb 1992 den Begriff vom "Schneeball Erde" geprägt. Demnach hatten diese Eiszeiten für die Lebewelt der Erde, die seinerzeit nur aus Mikroben, Algen und anderen einfachen Lebensformen bestand, tiefgreifende Folgen, denn die marinen Ökosysteme wurden weiträumig zerstört.

Doch am Ende dieser eisigen Zeiten wurde es auch wieder warm - und zwar ziemlich rasch. 1998 postulierten Paul Hoffman von der Harvard University und seine Kollegen, dass mächtige Vulkanausbrüche soviel Kohlendioxid in die Atmosphäre geblasen haben, dass sie zum Treibhaus wurde und die Temperaturen deshalb anstiegen. Den Beweis für diese Theorie sehen die Forscher in der typischen Verteilung der Kohlenstoffisotope in Karbonaten Namibias, die sich nach dem Ende der Eiszeit gebildet hatten.

Diese These ist vor allem deshalb umstritten, weil mehrere Klimamodelle zeigen, dass die Ozeane weitgehend zugefroren sein mussten. Nur dann wäre der Austausch des atmosphärischen Kohlendioxids mit den Meeren behindert gewesen, sodass die Konzentrationen des Treibhausgases in der Atmosphäre so weit ansteigen konnten, dass es zu einer neuerlichen Erwärmung kam. Doch so kalt war es selbst während der neoproterozoischen Eiszeiten nicht, die charakteristische Verteilung der Kohlenstoffisotope in den postglazial abgelagerten Karbonaten muss also einen anderen Grund haben.

Geologen unter der Leitung von Martin Kennedy von der University of California in Riverside vermuten vielmehr, dass es gegen Ende der Eiszeit zur Freisetzung großer Mengen des Treibhausgases Methan kam - Methan, das sich während der kühlen Temperaturen der Eiszeit in Form von Gashydraten anreicherte. Diese Gashydrate - eine Mischung aus gefrorenem Wasser und Methan - finden sich auch heute unter anderem in den Permafrostgebieten. In den Meeren entlang der Kontinentalränder können sie in einer bestimmten Tiefe bis zu 100 Meter mächtige Lager bilden.

Aus der Verteilung der Kohlenstoffisotope konnten die Forscher abschätzen, dass seinerzeit etwa 100-mal soviel Methan freigesetzt wurde, wie heute in den Permafrostgebieten gespeichert ist. Wenn man bedenkt, dass die Temperaturen in jener Zeit über einen sehr langen Zeitraum eisig waren und somit die Anreicherung mächtiger Methanhydratlager begünstigten, so erscheint dies durchaus plausibel.

Doch wie und warum die Kälte plötzlich ein Ende hatte, dafür haben die Forscher keinerlei Erklärung. Denn irgendetwas musste die Methanhydratlager ja destabilisieren. Jedenfalls begannen mit einem Mal die Gletscher zu schmelzen, die Meeresspiegel stiegen an und überfluteten die kontinentalen Dauerfrostregionen, in denen sich die Methanhydrate gebildet hatten. Sie wurden instabil und entließen das Treibhausgas binnen kurzer Zeit in die Atmosphäre und verstärkten so die einmal in Gang gesetzte Erwärmung.

Bestätigung für ihre These finden die Forscher nicht nur in den geochemischen Bedingungen, die seinerzeit ganz ähnlich waren, wie heute, sondern insbesondere in den Gesteinen selbst. Hier stießen sie auch auf Strukturen, die ganz genauso aussehen, wie jene kleinen Krater auf dem Meeresgrund, aus denen auch heute beständig gasförmiges Methan aus der Tiefe perlt.

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  • Quellen
Science 281: 1342–1346 (1998)
Geology 29(5): 443–446 (2001)

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