Vulkanische Gesteine des Südatlantiks fungieren als geologische Schwämme, die über einen Zeitraum von 60 Millionen Jahren marines CO₂ einfangen.
- Kohlenstoff, der über Millionen von Jahren gespeichert wird.
- Ozeanische Gesteine als natürliche Senken.
- Langsame, entscheidende und leise Prozesse.
- Vulkanische Breccien: Porosität, Chemie, Stabilität.
- Klimabedeutung auf geologischen Skalen.
- Implikationen für das Verständnis der CO₂-Geschichte.
Wie der Ozean Kohlenstoff über Millionen von Jahren speichert
Neueste Forschungen im Südatlantik haben einen Mechanismus aufgedeckt, der leise, aber entscheidend für das Klima ist. Gesteinsproben, die etwa 60 Millionen Jahre alt sind und mehrere Kilometer unter dem Meeresboden entnommen wurden, zeigen, wie riesige Ansammlungen von fragmentierter Lava Kohlendioxid über Zeiten festhalten, die außerhalb menschlicher Maßstäbe liegen. Dieser Prozess ist zwar nicht sichtbar oder sofort erkennbar, doch hat er einen enormen Einfluss auf das Gleichgewicht des Planeten.
Ein internationales Team, angeführt von der Universität Southampton, hat alte ozeanische Lavas untersucht, um zu verstehen, wie die Untergeologie im tiefen Kohlenstoffzyklus wirkt. Die Ergebnisse zeigen, dass die vulkanischen Trümmer, die sich an den Hängen von Unterwassermontes ansammeln, aufgrund ihrer extrem porösen Struktur als natürlicher CO₂-Speicher fungieren.
Wie Lava-Trümmer Kohlenstoff einfangen
Diese Ansammlungen, bekannt als vulkanische Breccien, verhalten sich wie echte mineralische Schwämme. Über Millionen von Jahren dringt Meerwasser durch die Lücken des zerklüfteten Materials. Während dieses langsamen Prozesses vollzieht die Chemie ihre Arbeit: Bestimmte Ionen im Wasser reagieren mit dem Gestein und fördern die Bildung karbonathaltiger Minerale, die das CO₂ in der Gesteinsstruktur einschließen.
Die Forscherin Rosalind Coggon, Hauptverantwortliche der Studie, erklärt, dass seit langem bekannt ist, dass Unterwassermontes große Mengen an lockermaterial erzeugen, ähnlich den Schutthalden an den Berghängen der Kontinente. Neu ist jedoch, dass erstmals vollständige Kerne dieser Breccie zurückgewonnen wurden, die über Millionen von Jahren mit der ozeanischen Platte gereist sind. Dies bietet eine einzigartige Möglichkeit, zu beobachten, wie sich solche Ablagerungen im Laufe der Zeit entwickeln.
Die Kerne enthüllten eine bemerkenswerte Tatsache: Die extreme Porosität dieser Breccien begünstigt die Zirkulation von Wasser und damit die allmähliche Versiegelung des CO₂ in Form von Carbonaten. Es handelt sich um eine perfekte Architektur zur Speicherung von Kohlenstoff ohne zu kollabieren.
Der tiefe Kohlenstoffzyklus
Der tiefe Kohlenstoffzyklus reguliert das Erdklima über lange Zeiträume. An den Mittelozeanischen Rücken erzeugt die Bewegung der Platten neue vulkanische Kruste und setzt CO₂ aus dem Inneren des Planeten in den Ozean und die Atmosphäre frei. Gleichzeitig beginnt diese neue Kruste, wenn sie sich von der Rücken entfernt und abkühlt, als chemischer Filter zu wirken.
Meerwasser dringt durch die Risse im neu gebildeten Gestein ein, reagiert mit den Mineralien des Basalts und präzipitiert Carbonate, die im Inneren eingeschlossen bleiben. Mit der Zeit hört dieses Kohlendioxid auf, an der Oberfläche zu zirkulieren, und wird Teil des geologischen Registers.
Bei der Bohrung des Meeresbodens im Südatlantik fand das Team Bereiche, in denen dieser Filter optimal funktionierte. Die vulkanischen Breccien enthielten deutlich mehr Kohlenstoff als die intakten Basalte. Ihre offene Struktur multipliziert die Reaktionsmöglichkeiten.
Lava-Trümmer übertreffen festes Gestein
Massives Basaltgestein kann ebenfalls CO₂ speichern, jedoch in einem langsameren Tempo. Seine innere Oberfläche ist begrenzt, und die Flüssigkeiten benötigen länger, um in frische Bereiche vorzudringen, wo Reaktionen initiiert werden können. Im Gegensatz dazu sind die Breccien bereits zerkleinert, bieten eine Vielzahl von Hohlräumen und Windungen, in denen sich Wasser fast ohne Widerstand bewegt.
Die neuen Daten bestätigen, was die geologische Intuition vermutete. In einigen Fällen speichern diese Breccien zwischen zwei und vierzig Mal mehr Kohlenstoff als die zuvor untersuchten kompakten Laven. Ein erheblicher Anstieg, der eine Neubewertung dessen erforderlich macht, wie viel CO₂ über die Dauer in der ozeanischen Kruste gebunden werden kann.
Die versteckte klimatische Rolle der Erdkruste
Die ozeanische Kruste wurde stets als Kohlenstoffsenke betrachtet, jedoch wurde bisher die Bedeutung dieser fragmentierten Schichten nicht erkannt. Da Breccien jedes Mal entstehen, wenn ein Unterseevulkan wächst und zerfällt, ist ihre Präsenz weit verbreiteter, als man dachte. Ihre Speicherkapazität könnte erheblich zur globalen Kohlenstoffbilanz auf geologischen Skalen beitragen.
Diese Entdeckung bietet keine schnelle Lösung für die derzeitige Klimakrise. Die beteiligten Prozesse verlaufen mit der Geschwindigkeit der Tektonik und Mineralisation, weit unterhalb menschlicher Zeitrahmen. Dennoch verbessert sie unser Verständnis davon, wie der Planet in vergangenen Epochen das Klima stabilisieren konnte, und welche stille Rolle die Ozeane in diesem Gleichgewicht gespielt haben.
Sie liefert auch entscheidende Informationen zur Rekonstruktion vergangener CO₂-Atmosphärenniveaus, die für die Bewertung der klimatischen Sensitivität der Erde und das Verständnis, wie das Erdsystem auf anhaltende Veränderungen reagiert, von grundlegender Bedeutung sind.
Ein Fenster unter den Wellen
Die Gewinnung dieser Kerne war nicht einfach. Das Team bohrte in Ablagerungen, die an einem längst verschwundenen Mittelozeanischen Rücken entstanden sind und langsam durch den Ozean von der bewegenden Platte transportiert wurden. Diese geologische Reise verwandelte die Gesteine in ein kontinuierliches Archiv, das die Interaktion zwischen marinen Fluiden und der Kruste über Millionen von Jahren dokumentiert.
Durch die Kombination von Meeresgeologie, Chemie von Carbonaten und Fluiddynamik liefert die Studie ein Schlüsselfragment zur Klärung des klimatischen Puzzles der tiefen Zeit. Ein Hinweis darauf, dass unterhalb der Wasseroberfläche Prozesse existieren, die unermüdlich arbeiten, auch wenn sie niemand sieht.
Potenzial
Der Befund eröffnet neue Wege, Strategien zur Kohlenstoffspeicherung basierend auf natürlichen Prozessen zu entwickeln. Einige realistische Ideen umfassen:
- Technologien zur schnellen Mineralisation inspirieren: Verwendung von Basaltformationen an Land zur Bindung von CO₂ innerhalb weniger Jahre, nicht innerhalb von Millionen, basierend auf den Erkenntnissen aus den ozeanischen Breccien.
- Klimaplanung verbessern: Rolle der ozeanischen Kruste in globale Modelle integrieren, um die Entwicklung des atmosphärischen CO₂ präziser vorherzusagen.
- Politiken zum Schutz geologischer Meeresgebiete fördern: Erhalt der Unterwassermontes und Rücken, nicht nur wegen ihrer Biodiversität, sondern auch wegen ihrer Rolle im tiefen Kohlenstoffzyklus.
- Forschung in der geoquimischen Meeresforschung verstärken: Ein besseres Verständnis der Evolution dieser Ablagerungen kann helfen, Minderungsstrategien zu optimieren, die nicht ausschließlich auf Ingenieurwesen basieren.
Der Ozean reguliert das Klima nicht nur durch Strömungen, Eis oder direkte CO₂-Absorption. Er tut dies auch von unten, aus der Kruste heraus. Und ein Verständnis dieser verborgenen Rolle ist entscheidend, um eine ausgewogenere Zukunft zu gestalten.
Quelle: Ancient rocks reveal themselves as ‘carbon sponges’.
Weitere Informationen: A geological carbon cycle sink hosted by ocean crust talus breccias | Nature Geoscience.
