Eine Erde ohne Eis

Autor: Robert Kunzig  —  Bilder: Ira Block

Es war nicht das Klimafieber unserer Tage, denn die Welt sah noch ganz anders aus, als eine Ver­änderung von ungeheurer Tragweite sie vor 56 Millionen Jahren heimsuchte. Der Atlantik hatte sich noch nicht vollständig aufgetan, Tiere wan­derten von Asien über Europa und Grönland bis nach Nordamerika, ohne einen Flecken Eis zu betreten. Schon vor den Ereignissen, von de­nen hier die Rede sein wird, war es auf der Erde viel wärmer als heute. Als aber das Eozän die Epoche des Paläozäns ablöste, sollte es noch heißer werden – schnell und radikal.

Diese Fieberperiode wird in der Wissenschaft als Paläozän/Eozän-Temperaturmaximum, kurz PETM, bezeichnet. Die Ursache war ein gewal­tiger Ausstoß von Kohlenstoff, der nach geolo­gischen Maßstäben sehr plötzlich geschah. Wie viel Kohlenstoff in die Atmosphäre gelangte, ist nicht genau geklärt. Schätzungen zufolge ent­sprach es der Menge, die heute in die Luft ge­blasen würde, wenn die Menschen sämtliche Kohle-, Öl- und Erdgasvorräte verbrennen wür­den. Es dauerte mehr als 150.000 Jahre, bis der Kohlenstoff wieder abgebaut war. Dürre, Fluten und Insektenplagen überzogen den Planeten, Arten starben aus, das Leben veränderte sich drastisch. Der Mensch selbst ist ein Ergebnis dieser vom Kohlenstoff befeuerten Evolution.

Und wir sind nun dabei, das Experiment zu wiederholen

«Das PETM ist ein Modell für das, was uns bevorsteht – es zeigt uns, was passiert, wenn wir mit der Atmosphäre herumspielen», sagt der Wirbeltier-Paläontologe Philip Gingerich von der Universität von Michigan. «Man setzt etwas in Gang, was sich verselbständigt, und erst nach hunderttausend Jahren ist das Gleichgewicht wiederhergestellt.» Gingerich und andere Palä­ontologen entdeckten den tiefgreifenden evolu­tionären Wandel am Ende des Paläozäns, lange bevor man ihn auf den Kohlenstoff-Schock zu­rückführte. Seit 40 Jahren sucht Gingerich nach Fossilien aus dieser Zeit. Sein Grabungsgebiet ist das Bighorn Basin, eine 160 Kilometer lange Hochebene östlich des Yellowstone-National­parks im US-Bundesstaat Wyoming. Meist schürft er an den Flanken der Polecat Bench, eines langen, schmalen Tafelberges.

An einem Nachmittag im Sommer fahre ich mit Gingerich in seinem himmelblauen Gelän­dewagen, Baujahr 1978, auf einem unbefestigten Weg zum Gipfel des Bergrückens und dann wei­ter zu seiner Südspitze. Hier haben wir einen guten Blick auf die bewässerten Felder und die Ölquellen in der Umgebung. «Während der letz­ten Eiszeit», so erklärt er mir, «war die Polecat Bench das Bett des Shoshone River.» Irgend­wann verlagerte sich der Fluss nach Osten und bahnte sich seinen Weg durch die weicheren, älteren Sedimente, die das Bighorn Basin füllen. Das Gleiche geschah weiter westlich mit dem Clarks Fork River. Die Polecat Bench liegt heute zwischen den beiden Flüssen und erhebt sich 150 Meter über ihre Täler. Wind und Sturzbäche formten die Flanken im Laufe der Jahrtausende zu zerklüftetem Ödland, ganze Stapel von Sedi­mentschichten kamen zum Vorschein. In ihnen hat Gingerich eine explosionsartige Evolution von Säugetieren nachgewiesen.

An der äußersten Südspitze windet sich auf halber Höhe ein 30 Meter dickes rotes Band durch die Gesteinsfalten und Wasserrinnen – wie der bunte Streifen in einer Zuckerstange. In diesem Band hat Gingerich Fossilien der ältesten Säugetiere aus der Gruppe der Unpaarhufer ent­deckt, außerdem Überreste von Paarhufern und Primaten. Ähnliche Versteinerungen fanden Forscher seither auch in Asien und Europa.

In den ersten 20 Jahren, in denen Gingerich in mühsamer Kleinarbeit den Übergang vom Paläozän zum Eozän dokumentierte, sahen die meisten Wissenschaftler in dieser Epoche ein­fach nur eine Zeit, in der eine Gruppe von Fossilien einer anderen Platz machte. Diese Wahrnehmung änderte sich 1991: Damals analysierten die Meeresforscher James Kennett und Lowell Scott die Kohlenstoff-Isotope – ver­schiedene Formen von Kohlenstoff-Atomen – in einem Sedimentbohrkern, den sie im Meeres­boden des Atlantiks unweit der Antarktis ent­nommen hatten. Genau an der Grenze zwischen Paläozän und Eozän fanden sie bei Fossilien von Foraminiferen, winzig kleinen Lebewesen, eine auffällige Verschiebung des Isotopenverhältnis­ses – ein Indiz dafür, dass dort eine riesige Men­ge an Kohlenstoff innerhalb weniger Jahrhun­derte ins Meer gelangt war.

Anfang der neunziger Jahre stießen die beiden Wissenschaftler Paul Koch von der Carnegie Institution und James Zachos, damals an der Universität von Michigan tätig, an der Polecat Bench auf die gleichen Spuren einer weltweiten Umwälzung. Sie fanden kleine kar­bonatreiche Klumpen aus allen Sedimentschich­ten, außerdem die Zähne eines frühen Säuge­tiers namens Phenacodus. Als Koch und Zachos das Verhältnis der Kohlenstoff-Isotope im Bo­den und im Zahnschmelz der Tiere analysierten, entdeckten sie den gleichen Spitzenwert wie in den Foraminiferen. Jetzt wurde klar, dass das PETM eine Phase der globalen Erwärmung war und sich nicht nur auf unauffällige Meeresbewohner auswirkte, sondern auch auf große Landtiere. Und die Wissenschaftler erkannten den Kohlenstoff-Spitzenwert als charakteristi­sche Spur freigesetzter Treibhausgase: Mit seiner Hilfe konnten sie das PETM weltweit nachwei­sen. Doch woher kam der ganze Kohlenstoff? Die Verursacher der gewaltigen Emissionen von heute sind wir selbst – aber vor 56 Millionen Jahren gab es uns Menschen ja noch nicht.

Am Ende des Paläozäns drifteten Europa und Grönland auseinander, und der Nordatlantik tat sich auf. Das könnte zu gewaltigen Vulkanaus­brüchen geführt haben, die das Kohlendioxid aus den Sedimenten am Meeresboden heraus­kochten. Brände könnten sich durch Torfsedi­mente aus dem Paläozän gefressen haben, Ruß solcher Feuer hat man bisher freilich noch nicht gefunden. Oder ein riesiger Komet könnte ein­geschlagen und große Kohlenstoff-Mengen frei­gesetzt haben, auch dafür gibt es keine Belege.

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(NG, Heft 10 / 2011, Seite(n) 106 bis 123)

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