(NASA) Nicht alle Eiszeiten sind gleich brutal. Bei den extremsten Vereisungsereignissen, die der Wissenschaft bekannt sind, erstreckt sich Eis von den Polarregionen der Erde bis in niedrigere Breiten und formt das Gesicht des Planeten buchstäblich neu.
Beweise für solch epische Übergänge finden sich in den geologischen Aufzeichnungen, zuletzt in gewaltigen Vereisungen während des Kryogenische Periode . Wissenschaftler gehen davon aus, dass diese extremen Abkühlungsereignisse möglicherweise globale Reichweite und Auswirkungen hatten: ein Phänomen namens „Schneeball-Erde“ .
Aber was zum Teufel könnte so etwas auslösen? verheerende, unerbittliche Kälte dass der größte Teil – oder der gesamte – unseres Planeten am Ende von einer gefrorenen Kugel aus Eis und Schnee umgeben sein würde? Während die genauen Auslöser noch unbekannt sind, haben Forscher nun eine neue theoretische Erklärung dafür gefunden, wie so etwas passieren konnte.
„Es gibt viele Ideen darüber, was diese globalen Vereisungen verursacht hat, aber sie laufen alle auf eine implizite Veränderung der einfallenden Sonnenstrahlung hinaus.“ sagt Der Planetenforscher Constantin Arnscheidt vom MIT.
„Aber im Allgemeinen wurde es im Zusammenhang mit dem Überschreiten einer Schwelle untersucht.“
Mit anderen Worten: Die herkömmliche Erklärung dafür, wie eine Schneeball-Erde entstehen könnte, ist, dass durch eine Art katastrophalen Schattenwurf weniger Sonnenlicht die Oberfläche des Planeten erreichen würde, was zu einer kühleren Erde führen würde, die dann zufriert.
Eine andere hypothetische Erklärung, die mit dem Kohlenstoffkreislauf zu tun hat, wäre das Gegenteil der globalen Erwärmungskrise, mit der die Erde derzeit konfrontiert ist: Was wäre, wenn unser Planet so wenig wärmespeicherndes Kohlendioxid in der Atmosphäre hätte, dass wir das gemäßigte Klima der Erde mit seiner Wärme insgesamt verlieren würden? in den Weltraum abdriften?
„Obwohl es weiterhin Debatten über die spezifischen Auslöser der Vereisungen in niedrigen Breitengraden in der geologischen Vergangenheit der Erde gibt, besteht ein allgemeines Verständnis dafür, dass Vereisungen ausgelöst werden, wenn Änderungen im Strahlungsfluss oder im CO2-Fluss einen kritischen Schwellenwert überschreiten“, so Arnscheidt und sein Co-Autor , MIT-Geophysiker Daniel Rothman, erklären Sie in einem neuen Artikel .
Während sich die Theorie zuvor auf solche kritischen Schwellenwerte konzentrierte, haben die Forscher einen neuen Denkansatz für die Vorläufer der Schneeball-Erde gefunden: Was wäre, wenn ein kritischer Schwellenwert nicht erreicht würde (z. B. im Hinblick auf den Rückgang der Sonneneinstrahlung)? aber eine kritische Veränderungsrate, die erreicht wurde?
In neuen Modellen simulierten die Forscher die dynamischen Systeme der Erde in Vereisungsszenarien – hauptsächlich das Zusammenspiel der Eis-Albedo-Rückkopplung und des Karbonat-Silikat-Zyklus.
Ersteres ist ein Beispiel für positives Feedback. Wenn die Erde immer eisiger wird und sich der Schneeballerde nähert, reflektiert ihre frostige Eis- und Schneeschicht mehr Sonnenlicht vom Planeten weg, was wiederum die bereits einsetzenden Abkühlungseffekte beschleunigt.
Wenn die Erde jedoch eisiger wird, wird unser üblicher Karbonat-Silikat-Kreislauf gestört. Da die Gesteine der Erde unter Eis eingeschlossen sind, sind sie weniger in der Lage, atmosphärischen Kohlenstoff zu absorbieren, sodass er in der Luft verbleibt und Wärme speichert. Aus diesem Grund würde unser Planet – jedenfalls in der Entfernung der Erde von der Sonne – theoretisch nicht in einem dauerhaften Schneeball-Erdezustand stecken bleiben, trotz der Aufrechterhaltung der Eis-Albedo-Rückkopplung.
Mithilfe dieser Art von Faktoren, die in ihre Modelle integriert waren, untersuchten die Forscher, ob eine geschwindigkeitsbedingte Kippung ein Schneeball-Erde-Ereignis auslösen könnte. Unter den richtigen Umständen geschah es.
In den Simulationen fanden Arnscheidt und Rothman heraus, dass ein ausreichend schneller Rückgang der Sonneneinstrahlung über einen ausreichend langen Zeitraum bereits ausreichen könnte, um einen Schneeball auf der Erde auszulösen – und alles, was dafür nötig wäre, wäre ein Rückgang des Sonnenlichts um etwa 2 Prozent, das die Oberfläche für 10.000 erreicht Jahre, die Forscher schätzen .
Im Großen und Ganzen (sprich: Die Erde ist ungefähr 4,5 Milliarden Jahre alt) ist das nicht sehr lange. Aber was könnte die Erde 10.000 Jahre lang so vor der Sonne verbergen?
Niemand weiß es wirklich genau, aber es ist plausibel, dass so etwas wie ein durch Vulkanausbrüche ausgelöster vulkanischer Winter von planetarischem Ausmaß unsere Atmosphäre ausreichend trüben könnte. Alternativ könnte ein biologisches Phänomen in der antiken Vergangenheit der Erde, etwa ein Anstieg feuchtigkeitsproduzierender Algen, Kondensationswolken erzeugen, die sie und alles andere letztendlich in Vergessenheit geraten lassen könnten.
Natürlich sind all diese Ideen ziemlich weit verbreitet. Das heißt aber nicht, dass wir nicht nach den Ursachen für die Entstehung der Schneeball-Erde suchen oder nachforschen sollten, wie schnell sich diese uralte, eisige Geschichte abgespielt haben könnte.
Vor allem angesichts der Tatsache, dass wir uns derzeit so schnell in die entgegengesetzte Richtung bewegen, sagen die Forscher.
„Es lehrt uns, dass wir auf die Geschwindigkeit achten sollten, mit der wir das Erdklima verändern, und nicht nur auf das Ausmaß der Veränderung.“ sagt Arnscheidt .
„Es könnte weitere solche rateninduzierte Kipppunkte geben, die durch die anthropogene Erwärmung ausgelöst werden könnten.“
Über die Ergebnisse wird berichtet Tagungsband der Royal Society A .