// SCINEXX — SPAZIO & SCIENZA
Kohlenstoffkreislauf könnte Erde nach Erwärmung stark abkühlen
Die Verwitterung von Gesteinen gilt als natürlicher Schutz gegen eine dauerhafte Erwärmung der Erde. Doch ein erweitertes Erdsystemmodell zeigt, dass der Kohlenstoffentzug durch Meeresorganismen diese langsame Klimabremse unter bestimmten Bedingungen übertreffen könnte. Der Planet würde dann nicht nur zur Ausgangstemperatur zurückkehren, sondern deutlich darunter abkühlen.
Riverside (U.S.A.). Über geologische Zeiträume hinweg verändert die chemische Verwitterung von Silikatgestein den Kohlendioxidgehalt der Atmosphäre. Steigen die Temperaturen, beschleunigt sich dieser Prozess und entzieht der Luft mehr CO₂, was das Klima langfristig wieder abkühlt.
Dieses Prinzip gilt als eine zentrale Erklärung dafür, warum die Erde trotz wechselnder Treibhausgasgehalte über lange Zeiträume bewohnbar blieb. Es passt aber nicht ohne Weiteres zu den extremen Vereisungen der frühen Erdgeschichte, als große Teile der Erdoberfläche mit Eis bedeckt waren.
Forscher der University of California, Riverside (UCR) um Dr. Dominik Hülse haben ein Erdsystemmodell um die geologische Speicherung organischen Kohlenstoffs erweitert. Es verbindet die Verwitterung von Gestein an Land mit dem Kohlenstoffkreislauf, der Sauerstoffverteilung und dem Nährstoffhaushalt im Ozean.
Dabei stellt die Silikatverwitterung nur einen von zwei wirksamen Wegen dar, mit denen der Atmosphäre langfristig Kohlenstoff entzogen wird. Der andere führt über Algen und andere Meeresorganismen, deren abgestorbene Überreste teilweise in Sedimenten vergraben werden.
„Wenn sich der Planet erwärmt, verwittern Gesteine schneller und nehmen mehr CO₂ auf, wodurch sich die Erde wieder abkühlt“, erklärt Dr. Dominik Hülse.
Für diesen zweiten Weg ist entscheidend, wie viel organisches Material im Meer entsteht und welcher Anteil davon dauerhaft dem Abbau entgeht. Gerade diese Vorgänge können wesentlich rascher auf Veränderungen reagieren als die Verwitterung von Silikatgestein.
Nach einem massiven CO₂-Eintrag erwärmt sich die Erde im Modell zunächst, wodurch mehr Gestein verwittert und mehr Phosphor in die Ozeane gelangt. Dieser Nährstoff fördert das Algenwachstum und damit die Aufnahme von Kohlenstoff, der beim Absinken abgestorbener Organismen teilweise im Meeresboden gespeichert wird.
Gleichzeitig sinkt in den wärmeren und produktiveren Meeren der Sauerstoffgehalt, weil der Abbau organischer Substanz Sauerstoff verbraucht. Sauerstoffarme Sedimente geben Phosphor leichter wieder frei, sodass er neues Algenwachstum antreibt und die Kohlenstoffeinlagerung verstärkt.
Diese Rückkopplung kann länger anhalten als der ursprüngliche Wärmeschub, denn der Phosphorüberschuss baut sich langsamer ab als die erhöhte CO₂-Konzentration. Dadurch kühlt das Modellklima weiter, obwohl die Temperaturen ihren früheren Wert bereits wieder erreicht haben.