Plattentektonik als Hauptregulator antiker Klimaschwankungen über 540 Millionen Jahre

Neue Forschungsergebnisse, die Anfang 2026 in der Fachzeitschrift Communications, Earth and Environment publiziert wurden, legen nahe, dass die Bewegung der tektonischen Platten der Erde eine bislang unterschätzte Rolle bei der langfristigen Klimaregulierung über geologische Zeiträume spielt. Die Untersuchung, an der Wissenschaftler wie Dr. Ben Mather von der University of Melbourne und Professor Dietmar Müller von der University of Sydney beteiligt waren, weicht von der traditionellen Ansicht ab, welche vulkanische Bögen an konvergierenden Plattengrenzen als primäre Quelle für atmosphärisches Kohlendioxid betrachtete.

Die Forscher nutzten komplexe Computermodelle, um die Zirkulation von Kohlenstoff zwischen Vulkanen, Ozeanen und dem Erdinneren über die letzten 540 Millionen Jahre zu rekonstruieren. Die Modelle lieferten eine präzise Vorhersage der großen Treibhaus- und Eiszeitperioden, die diesen Zeitraum prägten. Es zeigte sich, dass während Warmzeiten mehr Kohlenstoff freigesetzt als gebunden wurde, während in Kaltzeiten eine verstärkte Kohlenstoffsequestrierung die atmosphärische CO2-Konzentration senkte.

Die Studie liefert den ersten klaren, langfristigen Beleg dafür, dass die globalen Klimaveränderungen primär durch Kohlenstoffemissionen an Stellen gesteuert wurden, an denen tektonische Platten auseinanderdriften, und nicht dort, wo sie kollidieren. Die neuen Erkenntnisse identifizieren die mittelozeanischen Rücken und kontinentalen Gräben, also die Spreizungszonen, als die bedeutenderen Treiber des Kohlenstoffkreislaufs für den Großteil der Erdgeschichte. Dies steht im Kontrast zur bisherigen Annahme, dass vulkanische Aktivität entlang der Subduktionszonen, wie dem Pazifischen Feuerring, die Hauptquelle war.

Die Dominanz der vulkanischen Bögen als CO2-Quelle trat laut den Modellen erst in den letzten 100 Millionen Jahren in den Vordergrund. Diese Verschiebung wird mit der Evolution der planktischen Kalkbildner, einer Gruppe von Phytoplankton, vor etwa 150 Millionen Jahren in Verbindung gebracht, welche begannen, signifikante Mengen Kohlenstoff in Tiefseesedimenten zu binden. Vor der Entwicklung dieser Organismen trugen die Emissionen von den sich spreizenden Plattengrenzen stärker zur atmosphärischen CO2-Konzentration bei.

Professor Müller von der School of Geosciences der University of Sydney betonte, dass die Kombination von globalen Plattentektonik-Rekonstruktionen mit Kohlenstoffkreislauf-Modellierung es dem Team ermöglichte, die Speicherung, Freisetzung und das Recycling von Kohlenstoff während der Kontinentalverschiebung nachzuvollziehen. Dr. Mather, der auch als Forschungsstipendiat an der University of Sydney tätig ist, merkte an, dass das Verständnis der vergangenen Klimakontrolle durch geologische Prozesse die Ungewöhnlichkeit der aktuellen, durch menschliche Aktivitäten verursachten, Rate des Wandels hervorhebt. Im Gegensatz zu den langsamen geologischen Prozessen, die Jahrmillionen dauern, beeinflussen menschliche Aktivitäten die CO2-Konzentration heute weitaus schneller.

Die Forschungsergebnisse liefern eine wichtige Grundlage für das Verständnis der natürlichen langfristigen Klimaregulation der Erde und helfen, zukünftige Klimamodelle zu verfeinern. Tatsächlich entstehen mehr als zwei Drittel der Erdoberfläche entlang der Mittelozeanischen Rücken, wo neue Ozeankruste gebildet wird, während die Ozeane große Mengen Kohlendioxid in Form von Sedimenten binden, welche später in tiefen Subduktionszonen wieder freigesetzt werden.