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War es Pyrit (Katzengold), das in der Vorzeit den Kohlendioxid-Anteil in der Atmosphäre erhöhte und den Klimawandel anstieß?

Durch Pyritverwitterung versauertes Wasser im Rio Tinto, Spanien. In den Eiszeiten könnten Küstengewässer aufgrund der Pyritverwitterung in den ehemaligen Schelfsedimenten so ausgesehen haben. Foto: Riotinto 2006

Marum-Forscher: in den Eiszeiten mit niedrigem Meeresspiegel verwitterte das Mineral und setzte CO2 frei

Eiszeitzyklen prägten die letzten 2,6 Millionen Jahre der Erdgeschichte. Fest steht, dass Veränderungen der Konzentration von Kohlendioxid (CO2) und anderen Treibhausgasen in der Atmosphäre maßgeblich für diese natürlichen Wechsel von Eis- und Warmzeiten verantwortlich waren. Wodurch jedoch der Kohlendioxidanstieg ausgelöst wurde, der die Übergänge von Kalt- zu Warmzeiten prägte, war bisher nicht zufriedenstellend verstanden. Dr. Martin Kölling vom Marum – Zentrum für Marine Umweltwissenschaften der Universität Bremen hat zusammen mit Kolleginnen und Kollegen ein neues Modell entwickelt, wonach die Verwitterung von Pyrit, einem oft vorkommenden schwefelhaltigen Mineral, hierbei eine Schlüsselrolle zukommt.

„Katzengold“ lautet der umgangssprachliche Name für Pyrit, ein häufig auftretendes Mineral, das als Kristall etwa in Gewässern goldene Würfel bildet. In Ablagerungen am Ozeanboden sorgt es jedoch fein verteilt für eine schwarze Färbung. Bei Kontakt mit Luft verwittert Pyrit; dabei entsteht Säure, die wiederum Kalk auflöst und dabei das Treibhausgas Kohlenstoffdioxid (CO2) in die Atmosphäre freisetzt.

Martin Kölling vom Marum hat jetzt die Folgen der Pyritverwitterung im Zusammenhang mit Meeresspiegeländerungen untersucht, wie sie mit Eiszeitzyklen einhergehen. Seine Berechnungen basieren auf der Grundidee, dass in Eiszeiten der Meeresspiegel über 100 m tiefer lag als heute, wodurch weltweit mehr als 20 Millionen km² Schelf trocken lagen.

Dort konnte dann Pyrit im großen Maßstab verwittern und dabei CO2 in die Atmosphäre freisetzen.

Dr. Martin Kölling mit einer Pyritknolle. Foto: Marum / V. Diekamp

Verglichen mit dem heutigen, durch Menschen verursachten CO2-Ausstoß, war dies zwar nur eine kleine, aber dennoch bedeutende Menge, die in der gleichen Größenordnung wie der CO2-Ausstoß von Vulkanen liegt. „Global handelt es sich dabei um eine für das Klimasystem wirksame Menge“, sagt Kölling. Vor allem sei der CO2-Ausstoß systematisch vor dem Ende von Eiszeiten erfolgt. „Wir vermuten aufgrund unserer Berechnungen, dass dieser Prozess dabei geholfen hat, die Eiszeiten zu beenden“, so der Forscher weiter.

Für das Modell hat Kölling in Eisbohrkernen nachgewiesene CO2-Gehalte sowie den Meeresspiegel der letzten 800.000 Jahre analysiert und miteinander verglichen. Sein Ergebnis: Nimmt man die ganz niedrigen Meeresspiegelstände in den Kaltzeiten aus, verlaufen Meeresspiegel und Kohlenstoffdioxid in erstaunlich parallelen Kurven: Steigt der Meeresspiegel um einen Meter, erhöht sich auch der CO2-Gehalt um 0,001 Promille.

In den vergangenen 800.000 Jahren war der Meeresspiegel so zu einem Großteil an den Kohlendioxidgehalt gekoppelt.

Nature Geoscience (2019): Martin Kölling, Ilham Bouimetarhan, Marshall E. Bowles, Thomas Felis, Tobias Goldhammer, Kai-Uwe Hinrichs, Michael Schulz, Matthias Zabel: Consistent CO2 release by pyrite oxidation on continental shelves prior to glacial terminations.

Quelle: Marum

(24.10.2019)