Wissenschaftler haben einen Teil des Nordatlantiks gescannt und die Überreste eines riesigen Pulses aus heißem Gestein entdeckt, der vor 56 Millionen Jahren eine schnelle globale Erwärmung ausgelöst hat.
Das als Paläozän-Eozän-Thermalmaximum (PETM) bekannte Klimaereignis erwärmte das damals bereits warme Klima um etwa 5,6 °C aufgrund eines Anstiegs des atmosphärischen CO2. Die Konzentrationen dieses Treibhausgases sind gestiegen von etwa 1120 ppm bis etwa 2020 ppm– viel höher als heute 417 ppm. Obwohl es kein größeres Aussterben ausgelöst hat, hat es dennoch einige ausgerottet Kreaturen der Tiefsee und tropische Pflanzen. Wissenschaftler wollen PETM besser verstehen, weil es ein Beispiel dafür ist wie die Erde reagiert zu einem schnellen Anstieg des atmosphärischen CO2 ähnlich wie wir es jetzt erleben, aber ausgehend von einem warmen, eisfreien Klima.
Finden Sie eine Ursache
Obwohl die Ursache des PETM seit seiner Gründung diskutiert wurde in den 1990er Jahren entdecktdafür häufen sich immer mehr Beweise riesige Mengen an CO2 und Methan ausgestellt wegen vulkanisch Aktivität im Nordatlantik als Hauptursache. Diese Aktivität schuf das, was heute als nordatlantische magmatische Provinz bezeichnet wird, die gleiche Art von riesigem Vulkanphänomen, das zu anderen Zeiten in der Vergangenheit der Erde mit Wetterstörungen und Aussterben verbunden war, wie z späte TriasSie Ende des PermSie frühen Juraund Andere.
Aber es gibt ein Problem mit dieser Erklärung. Der Temperatursprung beim Start des PETM dauerte dazwischen Vor 3.000 und 10.000 Jahrenwährend die glühende Aktivität viel länger dauerte, von ungefähr Vor 63 bis 54 Millionen Jahren. Wenn vulkanische Aktivität für das PETM verantwortlich war, dann muss zum Zeitpunkt der Erwärmung etwas Außergewöhnliches passiert sein, um es von dem vorangegangenen und nachfolgenden Vulkanismus zu unterscheiden. Dieses außergewöhnliche Ereignis scheint eine geologisch schnelle Magmawelle gewesen zu sein, die in die ölreichen Sedimente eindrang und CO verdampft2 und Methan. Ein 2019 veröffentlichtes Papier zeigte, wie ein riesiger Impuls aus heißem Mantelgestein aus einer „Mantelwolke“ dieses Magma so wie es geliefert haben könnte unter der Kruste verteilen.
Im Dezember legte dasselbe Team von Wissenschaftlern, das hinter dem Papier von 2019 stand, auf der Herbsttagung der American Geophysical Union in Chicago vorläufige Beweise dafür vor, dass es einen riesigen Gesteinspuls gegeben hatte, der den Mantel erwärmt hatte, basierend auf dem, was er im Nordatlantik hinterlassen hatte.
Knight et al., AGU 2022 Poster V42F-0125.
„Erste Modellierungen zeigen, dass es die Krustenstruktur hat, die man für eine verdickte ozeanische Kruste erwarten würde, die sich als Reaktion auf sehr hohe Manteltemperaturen gebildet hat“, sagte Dr. Hazel Knight. Kandidat an der University of Birmingham, UK, “Es ist also sehr schön zu haben, dass die ersten Ergebnisse unsere Hypothese wirklich stützen.”
Diese Beweise wurden vom Meeresboden unter dem gesammelt stürmische Gewässer des Nordatlantiks im Mai 2021 von Wissenschaftlern aus Großbritannien, Irland und Dänemark. Sie nahmen einen 400 Kilometer langen Querschnitt durch die Erdkruste auf, der mithilfe von Stoßwellen im Ozean hergestellt wurde Druckluft und zeichnen Sie die Echos dieser Schockwellen auf, die von Gesteinsschichten in der Kruste reflektiert werden, um einen “seismischen Abschnitt” zu erstellen. Diese Technik dringt nicht tief genug ein, um die gesamte Kruste abzubilden, daher setzten sie auch spezielle Mikrofone auf dem Meeresboden ein, sogenannte „Ozeanboden-Seismometer“, um die Vibrationen aufzuzeichnen, die durch den unteren Teil der Kruste wanderten. Wenn die beiden Arten von seismischen Scans kombiniert werden, zeigen sie die Sedimentschichten des Meeresbodens, die über Vulkangestein drapiert sind, und sie zeigen die Dicke dieser vulkanischen Kruste über dem Erdmantel.
Gebackene Kruste
Eine dickere Kruste weist darauf hin, dass der Mantel wärmer war, als sich diese Kruste bildete: “Wenn es wirklich heiß ist, wird mehr Material schmelzen, dann wird es platzen und sich verfestigen, um eine dickere ozeanische Kruste zu bilden”, sagte Knight.
Und weil die Kruste im seismischen Abschnitt im Westen jünger und im Osten älter ist, liefert sie eine Aufzeichnung der Temperaturänderung des Mantels im Laufe der Zeit vor und nach dem PETM. Es zeigt eine große Ausbuchtung dicker Kruste namens Eriador Ridge, die der PETM-Epoche entspricht, und stützt die Idee, dass ein Puls aus heißem Gestein zur richtigen Zeit auftrat, um das Klimaereignis auszulösen. .
Der wahre Wert der Arbeit wird sich jedoch zeigen, sobald die Daten entlang der Linie des seismischen Abschnitts anhand der magnetischen Daten, die die Expedition 2021 aufgezeichnet hat, verfeinert wurden: „Es wird eine wirklich, wirklich genaue Alterung sein, weil es genau entlang der [seismic] Profil“, sagte Knight.
Diese genauen Daten werden dem Team sagen, wie schnell sich der Impuls des warmen Mantels von dort ausbreitete, wo er ursprünglich die Kruste durchbrach – in der Nähe des heutigen Islands – bis zum Eriador Ridge bei 1.000 km. „Es hat eine Weile gedauert, bis sich dieser Puls ausgebreitet hat, und sein Timing ist … ein weiterer sehr wichtiger Punkt für unsere Schätzungen der Geschwindigkeit, mit der der Kohlenstoff freigesetzt wurde“, sagte Knight. „Wenn dieser Impuls sehr langsam wandert, wird über einen langen Zeitraum die gleiche Menge Kohlenstoff freigesetzt; Im Vergleich zu einer sehr schnellen Ausbreitung wird der gesamte Kohlenstoff sehr schnell freigesetzt.
Die Bedeutung davon ist, dass die Menge an Kohlenstoff, die zur Erzeugung von PETM freigesetzt wird, bisher aus den Nachwirkungen von Emissionen berechnet wurde – Dinge wie Änderungen in der Ozeanchemie, die in damals lebenden Planktonfossilien aufgezeichnet wurden. Aber Knights Kollegen von der University of Birmingham werden in der Lage sein, sich der Berechnung der Emissionen von der anderen Seite zu nähern, indem sie die Menge an CO berechnen2 wurde tatsächlich von Laven und magmabefeuerten Sedimenten emittiert.
„Wir schätzen die Freisetzung von Kohlenstoff direkt aus der Quelle, anstatt den freigesetzten Kohlenstoff anhand der Auswirkungen auf die geänderten Dinge zu schätzen“, erklärte Knight.