Verwitterung erzeugt und verbraucht CO2 15.04.2014, 10:16 Uhr

Früher regulierten Felsen den Kohlenstoffdioxid-Haushalt der Erde

Kohlenstoffdioxid gibt es schon seit Millionen Jahren auf der Erde. Ehe allerdings die Menschen begannen, es in solchen Mengen zu produzieren, dass es zu einem schädlichen Klimagas wurde, regelte die Natur die CO2-Speicherung auf ihre Art. Dabei spielte die Verwitterung des Felsgesteins eine entscheidende Rolle. 

Mark Torres in den Bergen Perus. Der Wissenschaftler der University of California suchte nach verwitternden Felsen, um chemische Reaktionen zu untersuchen. 

Mark Torres in den Bergen Perus. Der Wissenschaftler der University of California suchte nach verwitternden Felsen, um chemische Reaktionen zu untersuchen. 

Foto: Mark Torres

Wissenschaftlern ist der CO2-Zyklus in der Natur schon lange geläufig. Die Frage war allerdings: Wo kam das Kohlendioxid her und wo wanderte es hin? Amerikanische und chinesische Wissenschaftler sind dem gemeinsam auf den Grund gegangen.

Felsen geben CO2 ab und speichern neues CO2

Über lange Zeiträume hinweg bewirkten vor allem Felsen, die durch Erdverwerfungen an die Oberfläche kamen, den CO2-Ausgleich in der Natur. Diese so genannten jungen Felsen begannen nach einer Weile, langsam zu verwittern. Tektonische Aktivitäten der Erde haben ständig frischen Silikat-Fels freigelegt.

Zusammen mit Wasser und Kohlenstoffdioxid aus der Atmosphäre reagierte das Silikat. Dabei entstanden zahlreiche chemische Stoffe – etwa Calcium und Magnesiumkarbonat. Diese chemischen Reaktionen verbrauchten über viele Millionen Jahre hinweg in erheblichem Umfang Kohlendioxid. Es musste aber in der Natur ersetzt werden, denn sonst wäre diese Reaktion nicht weitergelaufen. Über diesen Ersetzungsprozess herrschte lange Zeit in der Wissenschaft Unsicherheit.

Entscheidend sind zwei verschiedene Arten der Verwitterung

Ein wesentlicher Teil der amerikanisch-chinesischen Studie der University of Southern California und der Universität von Nanjing beschäftigt sich mit der Erkenntnis, dass es in Wirklichkeit zwei ganz verschiedene, direkt gegensätzliche Arten der Verwitterung von Felsen gibt.

Der eine Typ ist die bereits geschilderte Silikat-Verwitterung. Der gegensätzliche Typ ist eine sulfide, also schwefelbasierte Verwitterung. Bei diesem letzteren Prozess werden Mineralien wie etwa Eisensulfid in einer Weise oxidiert, dass sich daraus Schwefelsäure bildet. Sie geht mit Kalkstein und anderen Felskarbonaten Verbindungen ein, die Kohlendioxid freisetzen. Daher stammt also das Kohlendioxid, das bei der Silikat-Verwitterung wieder verbraucht wurde.

Forscher untersuchen Felsen in den Anden

Die Wissenschaftler haben in den Anden festgestellt, dass bei der sulfiden Verwitterung ungleich mehr Kohlendioxid als bisher angenommen freigesetzt wird. Beide gegensätzlichen Arten der Verwitterung von Felsgestein haben über schier unendliche Zeiträume den CO2-Gehalt in der Luft so reguliert, dass es dauerhaft weder zu heiß noch zu kalt wurde. Dieses Gleichgewicht ließ dann die Entwicklung pflanzlichen und tierischen Lebens auf der Erde zu.

Es gab immer wieder temporäre Störungen des CO2-Gleichgewichts

Trotz des natürlichen Ausgleichs gab es auf der Erde von Zeit zu Zeit immer wieder Störungen des Gleichgewichts. Ausgelöst wurden sie teilweise durch den Einschlag von Asteroiden, teilweise durch die Schwankung der Strahlung, die von der Sonne ausging und schließlich auch durch Vulkanausbrüche. Der Ausgleich durch die beiden Verwitterungsarten der Felsen funktionierte aber so gut, dass diese Ereignisse keinen dauerhaften Schaden anzurichten vermochten.

 

  • Peter Odrich

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