MIT enthüllt den „Selbstrettungsmechanismus“ der Erde, der jeweils Hunderttausende von Jahren dauert

Mittlerweile ist der Klimawandel zu einem „unsichtbaren Killer“ geworden, der die acht Milliarden Menschen auf der Erde und die gesamte Ökologie der Erde bedroht.

Im Laufe der längeren Erdgeschichte hat das Klima der Erde jedoch immer stärkere Veränderungen erfahren – von globalen Vulkanausbrüchen über globale Abkühlungseiszeiten bis hin zu drastischen Veränderungen der Sonneneinstrahlung.

Der Puls des Lebens auf der Erde „schlägt“ jedoch schon seit 3,7 Milliarden Jahren. Warum ist das so?

Die Wissenschaftler Constantin Arnscheidt und Daniel Rothman vom Massachusetts Institute of Technology bestätigten in einer Studie, dass die Erde die Fähigkeit besitzt, „von den Toten wieder aufzuerstehen“ und ihre Temperatur selbst regulieren und sich über Hunderttausende von Jahren retten kann.

Das heißt, dass es auf der Erde einen Mechanismus der „stabilisierenden Rückkopplung“ gibt, der das globale Klima über einen Zeitraum von Hunderttausenden von Jahren vor dem Zusammenbruch bewahren und die Temperatur in einem stabilen, bewohnbaren Bereich halten kann. **Dies ist das erste Mal, dass Wissenschaftler anhand tatsächlicher Daten die Existenz einer stabilisierenden Rückkopplung bestätigt haben.

Die zugehörige Forschungsarbeit mit dem Titel „Presence or absence of stabilizing Earth system feedbacks on different time scales“ (Vorhandensein oder Fehlen stabilisierender Rückkopplungen des Erdsystems auf unterschiedlichen Zeitskalen) wurde in der Fachzeitschrift Science Advances veröffentlicht.

(Quelle: Science Advances)

Wie also gelingt der Erde eine langsame „Selbstrettung“ über einen Hunderttausende von Jahren dauernden Zyklus? Ein möglicher Mechanismus ist die „Silikatverwitterung“.

Es wird berichtet, dass während der langsamen und stetigen Verwitterung von Silikatgesteinen eine chemische Reaktion stattfindet, die Kohlendioxid aus der Atmosphäre absorbiert und in Meeresablagerungen und Gesteinen „einschließt“.

**Schon in früheren Studien haben Wissenschaftler Anzeichen dafür entdeckt, dass der Kohlenstoffkreislauf der Erde eine klimastabilisierende Wirkung hat: **Chemische Analysen uralten Gesteins zeigen, dass der Kohlenstofffluss in die und aus der Erdoberfläche selbst bei drastischen globalen Temperaturschwankungen relativ ausgeglichen bleibt; Silikatverwitterungsmodelle sagen voraus, dass dieser Prozess einen gewissen stabilisierenden Effekt auf das globale Klima haben sollte; und die Tatsache, dass die Erde schon so lange bewohnbar ist, lässt darauf schließen, dass es eine Art eingebauten geologischen Mechanismus gibt, der mit extremen Temperaturschwankungen zurechtkommt.

„Das Klima unseres Planeten war so vielen dramatischen äußeren Veränderungen unterworfen. Warum konnte das Leben dennoch bestehen bleiben? Eine Theorie besagt, dass die Erde eine Art Stabilisierungsmechanismus braucht, um eine für Leben geeignete Temperatur aufrechtzuerhalten“, sagte Arnscheidt. „Aber es gab nie Daten, die belegen, dass dieser Mechanismus schon immer das Klima der Erde bestimmt hat.“

Arnscheidt und Rothman analysierten daher die Entwicklung der globalen Durchschnittstemperaturen der letzten 66 Millionen Jahre und betrachteten dabei ganze Zeiträume auf unterschiedlichen Zeitskalen (etwa Zehntausende und Hunderttausende von Jahren), um zu sehen, ob die Daten Muster erkennen ließen, die für stabile Phänomene charakteristisch sind, die die globalen Temperaturen über geologische Zeitskalen hinweg steuern. Ohne stabilisierende Rückkopplungen müssten die Schwankungen der globalen Temperatur im Laufe der Zeit zunehmen.

„In gewisser Weise ist es so, als würde Ihr Auto die Straße entlang beschleunigen und wenn Sie auf die Bremse treten, rutscht das Auto lange, bevor es zum Stehen kommt“, sagte Rothman. „Es gibt eine Zeitspanne, in der das System in einen stabilen Zustand zurückkehrt und der Reibungswiderstand bzw. die stabilisierende Rückkopplung einsetzt.“

Abbildung｜Temperaturschwankungen und Rückkopplungsmechanismen. (Quelle: Dieses Dokument)

Die Studie offenbart jedoch einen Mechanismus, der zwar Schwankungen, aber kein Wachstum aufweist. Dabei werden die Temperaturschwankungen auf der Erde über Zeiträume von Hunderttausenden von Jahren kontrolliert. Das bedeutet, dass das globale Klima tatsächlich einem Stabilisierungsmechanismus unterliegt, bevor die Schwankungen extreme Ausmaße annehmen. Darüber hinaus entspricht der Zeitrahmen für diese Stabilisierung (Hunderttausende von Jahren) dem für die Silikatverwitterung vorhergesagten Zeitrahmen.

Diese stabilisierende Rückkopplung könnte daher erklären, wie die Erde während dramatischer Klimaereignisse in der geologischen Vergangenheit stabil und bewohnbar geblieben ist.

(Quelle: Pixabay)

Interessanterweise stellten Arnscheidt und Rothman fest, dass die Daten über längere Zeiträume hinweg keine stabile Rückkopplung zeigten . Das heißt, dass es auf Zeitskalen von mehr als einer Million Jahren keine Anzeichen dafür gibt, dass die globalen Temperaturen wiederholt zurückgehen.

Was also bestimmt die globalen Temperaturen in diesen längeren Zeiträumen?

„Eine Idee ist , dass der Zufall eine große Rolle bei der Entscheidung gespielt haben könnte, warum es nach mehr als drei Milliarden Jahren immer noch Leben gibt “, sagte Rothman.

Das heißt, dass die Temperatur der Erde zwar über längere Zeiträume schwankt, diese Schwankungen jedoch aus geologischer Sicht gerade klein genug sein könnten, um in einem Bereich zu liegen, in dem stabile Rückkopplungen, wie etwa die Silikatverwitterung, das Klima unter bestimmten Bedingungen periodisch steuern können.

„Manche Leute würden argumentieren, dass Zufall eine ausreichend gute Erklärung ist, andere würden darauf bestehen, dass es eine stabilisierende Rückkopplung geben muss, und wir stellen anhand der Daten fest, dass die Antwort wahrscheinlich irgendwo dazwischen liegt“, sagte Arnscheidt . Mit anderen Worten: Zusätzlich zur stabilisierenden Rückkopplung der Erde könnte auch reines Glück eine Rolle dabei gespielt haben, dass der Planet dauerhaft bewohnbar blieb.

Arnscheidt sagte zu diesem Ergebnis: „Das sind gute Nachrichten, denn wir wissen, dass die derzeitige globale Erwärmung letztendlich durch diese stabilisierende Rückkopplung ausgeglichen wird. Dieser Prozess wird allerdings Hunderttausende von Jahren dauern, was nicht schnell genug ist, um die Klimaprobleme zu lösen, mit denen wir heute konfrontiert sind .“

Und außerdem: Wird die Erde immer so viel Glück haben?

Referenzlinks:

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adc9241