Antike Klimaanalysen offenbaren unbekannte globale Prozesse

Nach weithin zitierten konventionellen Modellen hätten die Abkühlung und ein erheblicher Rückgang des Meeresspiegels vor etwa 34 Millionen Jahren zu einer weit verbreiteten Kontinentalerosion und der Ablagerung gigantischer Mengen sandigen Materials auf dem Meeresboden führen müssen. Schließlich handelt es sich um eine der drastischsten Klimaveränderungen auf der Erde seit dem Verschwinden der Dinosaurier.

Doch eine neue Stanford-Überprüfung von Hunderten von Studien, die Jahrzehnte zurückreichen, berichtet im Gegensatz dazu, dass an den Rändern aller sieben Kontinente kaum oder gar kein Sediment gefunden wurde, das auf diesen Übergang zurückgeht. Die Entdeckung dieser weltweit ausgedehnten Lücke in der geologischen Aufzeichnung wurde diese Woche in veröffentlicht Geowissenschaftliche Prüfungen.

„Die Ergebnisse ließen uns fragen: ‚Wo sind all die Sedimente geblieben?‘“, sagte der Hauptautor der Studie, Stephan Graham, Professor für Welton Joseph und Maud L’Anphere Crook an der Stanford Doerr School of Sustainability. „Die Beantwortung dieser Frage wird uns helfen, besser zu verstehen, wie Sedimentsysteme funktionieren und wie sich der Klimawandel auf die Sedimentaufzeichnungen der Tiefsee auswirkt.“

Die geologische Kluft bietet neue Einblicke in Prozesse der Sedimentablagerung und Erosion sowie umfassendere Umweltsignale aufgrund des dramatischen Klimawandels, die Forschern helfen könnten, das globale Ausmaß der aktuellen Klimaveränderung besser zu verstehen.

„Zum ersten Mal haben wir einen globalen Blick auf die wenig erforschte Reaktion der größten Sedimentmassenbewegungssysteme des Planeten während des extremen Eozän-Oligozän-Übergangs geworfen“, sagte der Hauptautor der Studie, Zack Burton, Ph.D . ’20, der jetzt Assistenzprofessor für Geowissenschaften an der Montana State University ist.

Tim McHargue, Assistenzprofessor für Erd- und Planetenwissenschaften an der Stanford University, ist ebenfalls Mitautor der Studie.

Vom Gewächshaus zur Kühlbox

Während der Eozän-Oligozän-Periode erlebte die Erde eine starke globale Abkühlung. In der Antarktis, die zuvor eisfrei war, entstanden riesige Eisschilde, der Meeresspiegel sank und es kam zu einem gravierenden Aussterben von Land- und Meereslebewesen.

Zuvor, während des frühen Eozäns, das vor etwa 56 bis 34 Millionen Jahren dauerte, herrschten Klimaaufzeichnungen zufolge auf der Erde die heißesten Temperaturen und den höchsten Meeresspiegel, seit Dinosaurier vor mehr als 66 Millionen Jahren auf der Erde lebten. .

Burton und Kollegen konzentrierten sich zunächst auf die Erforschung der Auswirkungen der Bedingungen des frühen Eozäns auf Ablagerungssysteme in der Tiefsee. Die daraus resultierende Studie, veröffentlicht in Wissenschaftliche Berichte Im Jahr 2023 entdeckten sie reichlich sandreiche Ablagerungen in Meeresbecken entlang der Kontinentalränder der Erde.

Das Forschungsteam führte diesen Anstieg der Ablagerungen hauptsächlich auf sich verschärfende Klima- und Wetterbedingungen zurück, die die Landerosion begünstigen. Als ihre Neugier geweckt war, weiteten Burton und seine Kollegen die Untersuchung dann auf das späte Eozän und das frühe Oligozän aus, als die Erde plötzlich von einem „Treibhaus“- und „Treibhaus“-Klima zu einem „Eis-Treibhaus“-Klima wechselte.

Für diese neue Studie haben die Forscher sorgfältig wissenschaftliche und technische Literatur untersucht, die antike Sedimente bis zu mehreren Kilometern unter dem Meeresboden dokumentiert, und dabei Studien analysiert, die im letzten Jahrzehnt oder vor mehr als einem Jahrhundert veröffentlicht wurden. Die Literatur umfasste Offshore-Öl- und Gasbohrstudien, Onshore-Gesteinsaufschlussstudien und sogar Interpretationen seismischer Daten, um auf Eigenschaften von Eozän-Oligozän-Sedimenten zu schließen. Insgesamt wurden etwas mehr als hundert geografische Standorte auf der ganzen Welt einbezogen, die jede Landmasse beschreiben.

Obwohl die in der Studie verwendete Methode der Literaturanalyse an sich nicht neu ist, könnte sich der Umfang eines solchen Ansatzes, der durch große Online-Datenbanken ermöglicht wird, als sehr aufschlussreich erweisen, sagte Graham. „Es könnte andere ähnliche Ereignisse in der geologischen Vergangenheit geben, die einer weiteren Untersuchung bedürfen“, sagte Graham, „und der Anfang besteht darin, genau das zu tun, was wir getan haben: eine sehr gründliche Untersuchung der geologischen Literatur weltweit für bestimmte verdächtige Zeiträume.“

„Der aktuelle Prozess der Neubewertung, Neuuntersuchung und Neuanalyse von Literatur, die in einigen Fällen schon seit Jahrzehnten verfügbar ist, ist eine Herausforderung, kann aber sehr fruchtbar sein“, sagte Burton. „Die Methode kann zu spannenden und unerwarteten Entdeckungen führen, wie es uns hier gelungen ist.“

Völlig unerwartet

Als Burton und seine Kollegen das Inventar der zusammengestellten Daten durchsahen, waren sie zunehmend verwirrt über die scheinbare Nichtpräsentation von Sedimenten.

„Wir haben keine sandreichen Ablagerungen beobachtet, wie bei unserer Untersuchung des warmen Klimas des frühen Eozäns“, sagte Burton. „Stattdessen stellten wir fest, dass sich während extremer klimatischer Abkühlung und ozeanografischer Veränderungen im Eozän-Oligozän große und weit verbreitete Erosionsabweichungen – also Lücken in der Gesteinsaufzeichnung – gebildet hatten.“

Forscher bieten einige Theorien zu den Gründen für diese mangelnde Ablagerung an. Starke Meeresbodenströmungen, die von der Wassertemperatur und dem Salzgehalt angetrieben werden, könnten durch einen starken Klimawandel ausgelöst oder verstärkt worden sein, wodurch möglicherweise der Meeresboden erodiert und Sedimente weggespült werden, die von den Kontinenten geflossen sind.

In der Zwischenzeit könnten die Mechanismen der Festlandsockel, die durch den sinkenden Meeresspiegel freigelegt wurden, dazu geführt haben, dass Sedimente die nächstgelegenen Sedimentbecken vollständig umgingen und die Ablagerungen viel weiter in die Tiefseeebene des Meeresbodens beförderten. Auch regional begrenztere Prozesse wie die Gletschererosion rund um die Antarktis dürften eine Rolle gespielt haben.

Welche Mechanismen auch immer im Spiel sind, sie haben gemeinsam ähnliche Erosionsszenen in den Meeresbecken aller Kontinente geschaffen. Diese Allgegenwärtigkeit spiegelt das wider, was Forscher als globale Kontrollen bezeichnen, das heißt, tiefgreifende Klimaveränderungen waren überall zu spüren, von den höchsten Gebieten bis zu den tiefsten Gewässern.

Auf diese Weise könnten das abrupte Klimaereignis an der Eozän-Oligozän-Grenze und seine neu beobachteten erheblichen Auswirkungen entlang der Kontinentalränder den Forschern helfen, das globale Ausmaß des anhaltenden Klimawandels besser zu verstehen. Obwohl der vom Menschen verursachte Klimawandel in den letzten zwei Jahrhunderten derzeit insgesamt viel geringer ausfällt als während des Übergangs vom Eozän zum Oligozän, vollzieht er sich besorgniserregend und schneller, sagten die Forscher.

„Unsere Erkenntnisse können uns helfen, uns über die Arten radikaler Veränderungen zu informieren, die angesichts des schnellen Klimawandels auf der Erdoberfläche auftreten können“, sagte Graham. „Die geologische Vergangenheit wirft Licht auf die Gegenwart und insbesondere auf die Zukunft.“