Robert Klatt
Die größten Vulkane der Erdgeschichte veränderten das Klima schon hunderttausende Jahre vor ihrem Ausbruch. Wissenschaftler haben nun eine Erklärung für dieses Paradoxon entdeckt.
New York (U.S.A.). Die größten Vulkanausbrüche des Planeten stellen die Geowissenschaften seit Jahren vor ein Rätsel. Flutbasalte haben bei ihrem Ausbruch mehrmals ganze Kontinente mit Lava bedeckt. Zudem haben die Emissionen das Klima der Erde in kurzer Zeit stark verändert. Analysen der gigantischen Lavaspalten, die noch immer aus teils kilometerdicken Basalt bestehen, zeigen jedoch ein Paradoxon, laut dem der zeitliche Ablauf der Vulkanausbrüche und des Klimawandels nicht passt. Angenommen wurde, dass das aus der Lava stammende Kohlendioxid den Klimawandel verursacht. Dieser erreichte seinen Höhepunkt jedoch in den untersuchten Fällen schon mehrere hunderttausend Jahre vor den Vulkanausbrüchen.
Wissenschaftler der Columbia University haben im Fachmagazin Nature Geoscience nun eine mögliche Erklärung für diesen vermeintlichen Widerspruch veröffentlicht. Demnach entstehen die kilometerdicken Lavaströme an der Oberfläche erst im späten Verlauf eines Vulkanausbruchs. Das Kohlendioxid gelangt hingegen schon deutlich früher in die Erdatmosphäre und verändert dabei das Klima.
Die These basiert auf Computersimulationen zweier Flutbasalte, die bereits lange vor den Ausbrüchen einen Erwärmungspuls auslösten. Es handelt sich dabei um den Deccan Trapps (Indien) vor 66 Millionen Jahren und den Columbia-River-Flutbasalt (U.S.A.) vor 16,5 Millionen Jahren.
Als Erklärung nennen Xiaochuan Tian und W. Roger Buck die geringe Dichte der oberen Erdkruste. Die ersten 15 Kilometer der Erde sind demnach leichter als das Magma in den tieferen Schichten. Laut der Simulation ändert sich dies jedoch im Zeitverlauf, wenn das Magma einige Kilometer aufsteigt und sich dabei in magmatischen Gängen seitlich ausbreitet. Dabei gibt das Magma Wärme an die Erdkruste ab, die weicher wird und das geschmolzene Gestein dabei weiter magmatischen Gängen.
Dabei bilden sich zunehmend mehr horizontale Basaltgänge in der oberen Erdkruste, sodass diese immer schwerer wird. Dieser Prozess führt final dazu, dass der eingelagerte Basalt die Kruste so schwer macht, dass das geschmolzene Gestein in den tieferen Schichten Auftrieb bekommt und in Form eines Flutbasalts an der Oberfläche ausbricht.
Die Simulationen der beiden Flutbasalte zeigt zudem, dass das erstarrende Magma nicht nur Wärme, sondern auch Gase freisetzt. Die Kohlendioxidemissionen in den Magmagängen sind ausreichend, um den frühen Beginn der Erderwärmung erklären zu können. Laut den Autoren lag die Phase mit den höchsten Temperaturen deshalb bereits 200.000 Jahre vor dem eigentlichen Ausbruch der Vulkane. Bei deren Eruption erfolgten zwar weitere Kohlendioxidemissionen, diese reichten aber nicht für zusätzliche Temperaturrekorde aus.
Nature Geoscience, doi: 10.1038/s41561-022-00939-w
