Vor etwa 700 Millionen Jahren vereiste die Erde so vollst\u00e4ndig, dass sogar die tropischen Ozeane zu Eis wurden, ein Ereignis, das Wissenschaftler als Snowball Earth bezeichnen. Neue Forschungsergebnisse weisen nun auf einen bislang wenig beachteten Mitt\u00e4ter dieses planetaren K\u00e4lteeinbruchs hin: Aus altem Meereis ausgeschiedenes Salz k\u00f6nnte die Ozeane so dicht und kalt gemacht haben, dass sie auf etwa \u221215 Grad Celsius absanken und den Planeten in eines der extremsten Klimaereignisse seiner Geschichte einsperrten. Dieser Befund ver\u00e4ndert, wie Forschende die R\u00fcckkopplungsschleifen verstehen, die ein Klima von k\u00fchl zu katastrophal kippen lassen k\u00f6nnen.<\/p>\n
Das zentrale Beweismaterial stammt aus einer in Nature Communications ver\u00f6ffentlichten Studie, die Eisenisotopen-Thermometrie nutzte, um Temperaturen in Salzlakenbecken aus dem Kryogenium zu rekonstruieren. Durch Messung von Variationen eines bestimmten Eisenisotopenverh\u00e4ltnisses, bekannt als delta-56-Fe, in alten Gesteinsformationen konnte das Forscherteam bestimmen, dass die Meerwassertemperaturen w\u00e4hrend des Snowball Earth auf ungef\u00e4hr \u221215 Grad Celsius sanken. Fl\u00fcssiges Wasser kann bei solchen Temperaturen nur dann unfrozen bleiben, wenn es extrem hohe Salzkonzentrationen aufweist \u2014 ein Detail, das eine unabh\u00e4ngige Beschr\u00e4nkung daf\u00fcr liefert, wie salzig diese uralten Ozeane tats\u00e4chlich waren.<\/p>\n
Diese Temperaturangabe ist bemerkenswert, weil sie Bedingungen impliziert, die weitaus h\u00e4rter sind als viele fr\u00fchere Modelle annahmen. Normales Meerwasser gefriert nahe \u22122 Grad Celsius. Um \u221215 Grad Celsius zu erreichen, w\u00e4re eine so stark konzentrierte Sole n\u00f6tig, dass sie das Verhalten des Ozeans grundlegend ver\u00e4ndert: die Zirkulation verlangsamt, W\u00e4rme in der Tiefe einf\u00e4ngt und an der Oberfl\u00e4che eine sich selbst verst\u00e4rkende Abk\u00fchlungsschleife erzeugt. Ein aktueller \u00dcberblick zur Snowball-Earth-Forschung<\/a> stellt fest, dass solche geochemischen Werkzeuge ein seltenes Fenster in den physikalischen Zustand alter Ozeane \u00f6ffnen und aus einstigen Spekulationen testbare Zahlen machen.<\/p>\n Die Daten der Eisenisotope stehen nicht isoliert. Sie passen zum breiteren Bild, das aus Klima- und Ozeanmodellen hervorgeht, die nahelegen, dass, sobald das Eis in die Subtropen vordrang, das Energiegleichgewicht des Planeten \u00e4u\u00dferst empfindlich auf vergleichsweise kleine Ver\u00e4nderungen in Albedo und Ozeanmischung reagierte. In diesem prek\u00e4ren Zustand konnte alles, was die Oberfl\u00e4che heller machte oder das obere Ozeanwasser st\u00e4rker von tieferer W\u00e4rme isolierte, dazu beitragen, die Erde in einen vollst\u00e4ndig gefrorenen Modus zu treiben.<\/p>\n Beim Gefrieren von Meerwasser schlie\u00dfen Eiskristalle die meisten gel\u00f6sten Salze aus und dr\u00fccken sie in die umgebende Fl\u00fcssigkeit. Das Ergebnis ist eine Schicht kalter, schwerer Sole, die absinkt, w\u00e4hrend relativ frisches Eis oben liegt. Wissenschaftler haben sich lange auf die Reflexionskraft des Eises konzentriert<\/a>, bei der helle gefrorene Fl\u00e4chen Sonnenlicht ins All zur\u00fcckwerfen und die globale Abk\u00fchlung verst\u00e4rken. Die Salzseite der Gleichung hat jedoch deutlich weniger Aufmerksamkeit erhalten.<\/p>\n Die Ozeansalinit\u00e4t beeinflusst die Wasserdichte, die Zirkulation und die Art und Weise, wie W\u00e4rme<\/a> durch die Meere transportiert wird \u2014 all das wirkt zur\u00fcck auf das globale Klima. W\u00e4hrend des Snowball Earth w\u00e4re der Prozess extrem ausgepr\u00e4gt gewesen. Als sich das Eis \u00fcber die Tropen ausdehnte, wurden enorme Salzmengen in das verbleibende fl\u00fcssige Meerwasser ausgesto\u00dfen. Das machte das Wasser dichter, unterdr\u00fcckte die vertikale Durchmischung und schnitt den Hauptmechanismus ab, durch den relativ warmes Tiefenwasser an die Oberfl\u00e4che gelangt. Die F\u00e4higkeit des Ozeans, Eis von unten zu schmelzen, stellte sich im Wesentlichen ein, wodurch die Oberfl\u00e4chentemperaturen noch weiter absinken konnten.<\/p>\n Hier stellt die neue Forschung eine g\u00e4ngige Annahme in Frage. Die meisten Snowball-Earth-Modelle behandeln den Salzgehalt des Ozeans als eine konstante Hintergrundgr\u00f6\u00dfe, die sich wenig ver\u00e4ndert. Die Nature Communications-Daten deuten darauf hin, dass dem nicht so war. Die Salzkonzentrationen stiegen so stark an, dass sie zu einem aktiven Treiber der Abk\u00fchlung wurden und nicht nur zu einem passiven Nebenschauplatz. In einem derart salzhaltigen Ozean konnte schon m\u00e4\u00dfiges weiteres Gefrieren schnell die Wassers\u00e4ule schichten, die Oberfl\u00e4che kalt einsperren und W\u00e4rme unter dicken Eisdecken gefangen halten.<\/p>\n Zus\u00e4tzliche Modellierungen, die in einer verwandten Diskussion \u00fcber Snowball-Klimate<\/a> beschrieben werden, untersuchen, wie sich diese dichten Solen in Ozeanbecken gesammelt und die Schichtung verst\u00e4rkt h\u00e4tten. Anstatt einer dynamischen, \u00fcberst\u00fcrzenden Zirkulation wie heute, k\u00f6nnte der Snowball-Ozean einem geschichteten, tr\u00e4gen System ge\u00e4hnelt haben, in dem Oberfl\u00e4chengew\u00e4sser effektiv von tieferen W\u00e4rme- und N\u00e4hrstoffreservoirs abgeschnitten waren.<\/p>\n Die Salzr\u00fcckkopplung h\u00f6rte nicht bei der Ozeanzirkulation auf. Forschungen aus dem Archiv „Ice on the Oceans of Snowball Earth“ der University of Washington<\/a> haben gezeigt, dass die Ausf\u00e4llung von Salz in Meereis direkt die Albedo, also das Ma\u00df f\u00fcr reflektiertes Sonnenlicht, beeinflusst. W\u00e4hrend des anf\u00e4nglichen Zufrierens des tropischen Ozeans w\u00e4re das erste gebildete Eis Meereis mit verschiedenen gel\u00f6sten Stoffen gewesen, deren optische Eigenschaften davon abhingen, welche Salze bei welchen Temperaturen auskristallisierten.<\/p>\nWie Salz Meereis zum Klimabeschleuniger macht<\/h2>\n
Salzkrusten hellten den tropischen Ozean auf<\/h2>\n