Über Jahrzehnte galt der Übergang von einer tropischen Erde ohne Eiskappen zu dem heute bekannten, teilweise vereisten Planeten als eines der großen ungelösten Rätsel der Klimaforschung. Nun liefert eine neue internationale Studie einen entscheidenden Baustein: Nicht Vulkane oder die Sonne, sondern ein tiefgreifender Wandel der Meereschemie könnte den Ausschlag gegeben haben.
Im Zentrum der Forschung steht ein drastischer Rückgang des im Meer gelösten Calciums, der vor rund 66 Millionen Jahren einsetzte – kurz nach dem Massenaussterben der Dinosaurier. Die Ergebnisse wurden von einem Team unter Leitung der University of Southampton im Fachjournal Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlicht.
Wie Ein Unsichtbarer Prozess Das Klima Kippte
Die Studie zeigt, dass die Calciumkonzentration im Meerwasser seit Beginn des Erdzeitalters Känozoikum um mehr als 50 Prozent gefallen ist. Damals lagen die Werte etwa doppelt so hoch wie heute, erklärt Studienleiter David Evans, Meeres- und Erdwissenschaftler in Southampton. Diese Veränderung hatte weitreichende Folgen für den globalen Kohlenstoffkreislauf.
Calcium ist ein zentraler Akteur bei der Bildung von Calciumcarbonat, aus dem Muscheln, Korallen und Kalkstein bestehen. Ist viel Calcium im Meer vorhanden, wird weniger Kohlenstoff dauerhaft im Ozean gebunden – mehr Kohlendioxid verbleibt in der Atmosphäre und verstärkt den Treibhauseffekt. Genau dieses Szenario prägte die frühe Erdgeschichte: hohe CO₂-Werte, keine permanenten Eiskappen, Wälder bis in Polnähe und deutlich höhere Meeresspiegel.
Mit dem allmählichen Rückgang des Calciums änderte sich dieser Mechanismus. Immer größere Mengen Kohlenstoff wurden in marinen Sedimenten auf dem Meeresboden eingeschlossen. Der Atmosphäre wurde schrittweise Kohlendioxid entzogen – mit messbaren Folgen: Die globale Durchschnittstemperatur sank laut den Forschern über Millionen Jahre um etwa 15 bis 20 Grad Celsius.
Fossilien Und Tiefsee Als Klimazeugen
Rekonstruiert wurde diese Entwicklung mithilfe fossiler Foraminiferen, mikroskopisch kleiner Meeresorganismen, deren Schalen chemische Informationen über das damalige Meerwasser speichern. Aus Sedimenten des Meeresbodens gewannen die Wissenschaftler den bislang detailliertesten Langzeitdatensatz zur Ozeanchemie.
Ergänzend nutzten die Forscher Klimamodelle, um zu simulieren, wie sich veränderte Calciumwerte auf Meeresorganismen wie Plankton und Korallen auswirkten. Co-Autorin Xiaoli Zhou von der Tongji University betont, dass sich dadurch die Art und Weise veränderte, wie diese Organismen Kohlenstoff fixierten und dauerhaft im Sediment ablagerten – ein langsamer, aber wirksamer Abkühlungsmechanismus.
Ein weiterer Schlüssel liegt tief unter den Ozeanen: Der Calciumrückgang korreliert eng mit einer Verlangsamung der Ozeanbodenspreizung, jenem vulkanischen Prozess, bei dem neue Erdkruste entsteht. Als sich dieser Prozess abschwächte, nahm auch der chemische Austausch zwischen frischem Gestein und Meerwasser ab, erläutert Mitautor Yair Rosenthal von der Rutgers University. Die Folge war eine geringere Zufuhr von Calcium in die Ozeane.
Die Studie stellt damit eine grundlegende Annahme infrage: Meerwasserchemie ist nicht nur Reaktion auf Klimaveränderungen, sondern kann selbst zum Auslöser werden. Für das Verständnis vergangener Klimawenden – und möglicher zukünftiger Entwicklungen – erhält die Chemie der Ozeane damit eine neue, zentrale Bedeutung.