Eine Illustration (nicht maßstabsgetreu) zeigt Mars und Erde, die die Sonne umkreisen.(Bildnachweis: Robert Lea/NASA)
Wissenschaftler haben geologische Beweise dafür entdeckt, dass die Gravitationswechselwirkung zwischen Mars und Erde einen 2,4 Millionen Jahre dauernden Zyklus der Tiefseezirkulation und der globalen Erwärmung antreibt.
Die überraschende Verbindung zwischen dem Mars und den Meeren und dem Klima der Erde lässt die Tiefenströmungen zu- und abnehmen, was mit Perioden erhöhter Sonnenenergie und einem wärmeren Klima zusammenhängt. Die Forschung könnte dazu beitragen, aufzuzeigen, wie sich der Klimawandel über geologische Zeiträume – nicht derjenige, den die Menschheit derzeit durch den Ausstoß von Treibhausgasen verursacht – auf die Zirkulation der Ozeane auswirkt.
Dieses Wissen könnte Forschern helfen, in Zukunft bessere Klimamodelle zu erstellen, so die Mitglieder des Studienteams.
Zurückverfolgung der Ozeandynamik bis ins Zeitalter der Dinosaurier
Das Studienteam unter der Leitung der Wissenschaftlerin Adriana Dutkiewicz von der University of Sydney untersuchte, ob die Meeresbodenströmungen stärker oder schwächer werden, wenn das Klima der Erde wärmer wird.
Dutkiewicz und ihre Kollegen nutzten dazu ein halbes Jahrhundert wissenschaftlicher Bohrdaten, die an Hunderten von Orten auf der ganzen Welt gesammelt wurden. Anhand dieser Daten konnten sie feststellen, wie stark die Tiefseeströmungen in den letzten 50 Jahren waren.
Um noch weiter in die Vergangenheit vorzudringen – etwa 65 Millionen Jahre, fast bis ins Zeitalter der Dinosaurier – untersuchten sie die Tiefseesedimente der Erde. So konnten sie überprüfen, ob Veränderungen in der Erdumlaufbahn mit Sedimentverschiebungen zusammenhängen. Das Team fand 2,4-Millionen-Jahres-Zyklen oder „große astronomische Zyklen“, die mit den Umlaufbahnen von Erde und Mars zusammenhängen.
„Wir waren überrascht, diese 2,4-Millionen-Jahre-Zyklen in unseren Tiefseesedimentdaten zu finden“, sagte Dutkiewicz. „Es gibt nur eine Möglichkeit, sie zu erklären: Sie hängen mit den Zyklen der Wechselwirkungen zwischen Mars und Erde in der Umlaufbahn der Sonne zusammen.“
Wissenschaftler sind sich der großen astronomischen Zyklen seit langem bewusst, doch sind sie in der Geologie der Erde nur selten nachweisbar.
Mitautor der Studie Dietmar Müller, ebenfalls von der Universität Sydney, erklärte, wie die Umlaufbahnen von Erde und Mars Verschiebungen in den Ozeanen verursachen können.
„Die Schwerkraftfelder der Planeten im Sonnensystem überlagern sich gegenseitig, und diese Wechselwirkung, die als Resonanz bezeichnet wird, verändert die Exzentrizität der Planeten, ein Maß dafür, wie nahe ihre Bahnen an der Kreisbahn sind“, sagte er.
Auf der Erde hat dies zu Perioden geführt, in denen unser Planet mehr Strahlung von der Sonne erhielt, was zu einem wärmeren Klima führte. Die 2,4-Millionen-Jahre-Zyklen enthielten „Unterbrechungen“ in den Tiefseeaufzeichnungen, und diese Unterbrechungen deuten auf Perioden mit einer stärkeren Ozeanzirkulation hin.
Die Ergebnisse des Teams deuten darauf hin, dass die kreisförmige Bewegung des Wassers, die kleine Strudel oder „Wirbel“ in den Tiefen der Ozeane verursacht, ein wichtiger Faktor für die Erwärmung der Meere war.
Diese Wirbel könnten dazu beigetragen haben, die Stagnation der Ozeane auszugleichen, die viele Wissenschaftler als Folge der Verlangsamung der atlantischen meridionalen Umwälzzirkulation (AMOC) vorhersagen. Die AMOC ist ein riesiges System von Meeresströmungen, das warmes Wasser aus den Tropen in den Nordatlantik transportiert. Sie ist verantwortlich für den Golfstrom und die Aufrechterhaltung des warmen Klimas in Europa.
Eine Visualisierung des Golfstroms auf der Grundlage von Daten von Erdbeobachtungssatelliten. (Bildnachweis: Copernicus)
„Wir wissen, dass es mindestens zwei getrennte Mechanismen gibt, die zur Stärke der Tiefenwassermischung in den Ozeanen beitragen. Die AMOC ist einer davon, aber Tiefenwasserwirbel scheinen in warmen Klimazonen eine wichtige Rolle für die Belüftung des Ozeans zu spielen“, so Müller. „Natürlich hätte dies nicht den gleichen Effekt wie die AMOC, wenn es um den Transport von Wassermassen aus niedrigen in hohe Breiten und umgekehrt geht. „Diese Wirbel erreichen oft den tiefen Meeresboden, auch bekannt als „abyssaler Meeresboden“. Sobald sie mit dem tiefen Meeresboden verbunden sind, könnten diese riesigen Strudel Erosion verursachen und große, schneeverwehungsähnliche Anhäufungen von Sedimenten, so genannte „Contourites“, erzeugen.
„Unsere Tiefseedaten aus 65 Millionen Jahren deuten darauf hin, dass wärmere Ozeane eine stärkere Tiefenzirkulation aufweisen“, schloss Dutkiewicz. „Dies wird möglicherweise verhindern, dass der Ozean stagniert, selbst wenn sich die AMOC verlangsamt oder ganz aufhört.“
Das Team weiß noch nicht, wie sich das Zusammenspiel zwischen den Umlaufbahnen von Erde und Mars und die dadurch entstehende Ozeandynamik in Zukunft auf das Leben in den Ozeanen der Erde auswirken könnte. Dennoch könnten die Ergebnisse zu einer robusteren Klimamodellierung und -vorhersage führen.
Die Forschungsergebnisse des Teams wurden am Dienstag (12. März) in der Zeitschrift Nature Communications veröffentlicht.
