Die Schwächung des Silikat-Verwitterungsthermostats der Erde als mögliche Ursache von Klimastörungen in der geologischen Vergangenheit: Eine Fallstudie aus dem mittleren Eozän

• Antragsteller: Dr. Patrick Frings, seit 10/2023
• Fachliche Zuordnung: Geologie ; Mineralogie, Petrologie und Geochemie
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 459347757

Das Silikatverwitterungs-Feedback hält unseren Planeten bewohnbar, indem er das durch Vulkanismus ausgestoßene CO2 bindet und somit das globale Klima stabilisiert. In der geologischen Vergangenheit jedoch war die Kapazität der Erdoberfläche, mit CO2 zu reagieren - ihre „Verwitterbarkeit“ - nicht gleichförmig. Es wird angenommen, dass eine allmähliche Erhöhung der Verwitterbarkeit der Erdoberfläche der Grund für die langsame Abkühlung vom frühen känozoischen Treibhausklima in die Eiszeit des Pleistozäns ist. Umgekehrt könnten auch vorübergehende globale Erwärmungsereignisse auf die vorübergehende Schwächung des Silikatverwitterungs-Feedbacks durch eine weniger verwitterbare Landoberfläche zurückzuführen sein. Das Klimaoptimum des mittleren Eozäns (~ 40 Ma), bei dem sich die Erde über 400.000 Jahre um ~ 4 ° C erwärmte, wurde als ein Beispiel für dieses Phänomen vorgeschlagen. Sollte diese Erklärung zutreffen, könnte das instabile Silikatverwitterungs-Feedback auch bei anderen Klimaänderungen eine Rolle gespielt haben, wie z. B. den früheren anoxischen Meeres-Verhältnissen, Massensterben oder Vereisungen. Erkenntnisse zu diesen Zusammenhängen hätten Konsequenzen für die Vorhersage der Auswirkungen der gegenwärtigen anthropogenen CO2-Emissionen auf die Entwicklung des zukünftigen Klimas. Noch konnte jedoch kein schlüssiger Beweis erbracht werden, wonach das Silikatverwitterungs-Feedback tatsächlich veränderlich und instabil ist. Ziel dieses Projektes ist daher, die geochemischen Hinweise auf vorübergehende (≤ 10^5 Jahre) Änderungen der Verwitterbarkeit der Erdoberfläche anhand des mittleren Eozäns zu untersuchen. Durch die Kombination hochpräziser Messungen der Verhältnisse stabiler Lithium- und Silicium-Isotope (etablierte Indikatoren für die Verwitterbarkeit der Erdoberfläche) über diesen Zeitraum werden wir quantifizieren, wie stark die Silikat-Verwitterungsflüsse im mittleren Eozän variierten. Mit numerischer Modellierung werden wir zudem untersuchen, wie sich solche Variationen auf das atmosphärische pCO2 auswirken, und die Gründe für Änderungen der Verwitterungsfähigkeit der Landoberfläche identifizieren. Die Resultate werden uns Hinweise darüber liefern, ob die Silikatverwitterung nicht nur als Puffer zur Stabilisierung des globalen Klimas dient, sondern möglicherweise auch Auslöser von Klimastörungen ist.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: USA
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Friedhelm von Blanckenburg
• Kooperationspartner: Professor Dr. Donald E. Penman
• Ehemaliger Antragsteller: Dr. Michael Henehan, bis 9/2023