Wenn die gesammelten Daten verwendet werden können, um hochwertige Klimamodelle der Erde zu erstellen, können sie zur Untersuchung des alten Klimas des Mars und anderer felsiger Welten verwendet werden.
Wissenschaftler haben lange argumentiert, dass periodische Schwankungen des Erdklimas auf zyklische Änderungen in der Verteilung des Sonnenlichts zurückzuführen sind, das seine Oberfläche erreicht. Dies ist auf die Rotation um die Achse, die Elliptizität der Umlaufbahn und subtile Gravitationswechselwirkungen mit anderen Planeten, Asteroiden und Körpern des Sonnensystems zurückzuführen.
Planetenrouten ändern sich im Laufe der Zeit und dies kann die Länge der Zyklen ändern. Dies macht es für Wissenschaftler schwierig, herauszufinden, was viele alte Klimaveränderungen verursacht hat. Und je weiter in der Vergangenheit, desto stärker dieses Problem.
„Winzige Veränderungen in der Bewegung eines Planeten wirken sich auf andere aus. Im Laufe der Jahrtausende schwingen diese Veränderungen miteinander mit und das gesamte System wandelt sich auf eine Weise um, die selbst mit den fortschrittlichsten mathematischen Berechnungen nicht vorhergesagt werden kann “, sagt Paul Olsen, Geologe und Paläontologe am Lamont-Doherty Earth Observatory der Columbia University (USA).
Die Ausrichtung der drei Planeten (Jupiter, Mars, Venus) und des Mondes, die den größten Einfluss auf die Erdumlaufbahn haben. Der Prototyp des Bildes war ein Foto des NASA-Astronauten Scott Kelly, das am 7. Oktober 2015 von der Internationalen Raumstation aufgenommen wurde. Bildnachweis: Paul Olsen.
Bisher konnten die Forscher die relativen Bewegungen der Planeten und ihren möglichen Einfluss auf das Erdklima in nur 60 Millionen Jahren mit ausreichender Genauigkeit berechnen, was im Vergleich zu 4,6 Milliarden Jahren Geschichte vernachlässigbar ist.
Paul Olsen und sein Team haben diese Grenzen jedoch vor 200 Millionen Jahren auf einen Rekordwert gebracht. Im Jahr 2018 identifizierten die Forscher beim Vergleich der periodischen Veränderungen in alten Sedimenten, die in Arizona und New Jersey gesammelt wurden, einen 405.000-jährigen Zyklus der Erdumlaufbahn, der sich in den letzten 200 Millionen Jahren offenbar nicht verändert hat - eine Art Metronom, von dem aus sie es können Alle anderen Zyklen werden gemessen.
Unter Verwendung derselben Sedimente berichten Geologen in einer neuen Studie, die in der Zeitschrift Proceedings der National Academy of Sciences vorgestellt wurde, von einer noch längeren Klimaphase von 2,4 Millionen Jahren, die zuvor 1,75 Millionen Jahre betrug.
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Der Geologe Paul Olsen im Petrified Forest National Park in Arizona, wo 200 Millionen Steine dazu beitragen, die Umlaufbahnen einiger Planeten im Sonnensystem freizulegen. Bildnachweis: Kevin Krajick / Earth Institute, Columbia University.
Durch diese beiden großen Experimente erfuhren die Wissenschaftler, dass Veränderungen im tropischen Klima von feucht zu trocken während der Zeit der ersten Dinosaurier vor etwa 252 bis 199 Millionen Jahren in Umlaufzyklen von etwa 20.000, 100.000 und 400.000 Jahren auftraten ein viel längerer Zyklus von 1,75 Millionen Jahren, der jetzt 2,4 Millionen Jahre alt ist. Laut dem Team wird dieser Unterschied durch den Gravitationstanz zwischen Erde und Mars verursacht. "Dieser Unterschied ist der Abdruck des Chaos im Sonnensystem", sagt Paul Olsen.
Um die Daten über den Einfluss des Roten Planeten auf das Erdklima zu testen, machte sich das wissenschaftliche Team daran, Proben in höheren Breiten von einem alten See jenseits der paläarktischen oder antarktischen Kreise zu bohren.
Wenn die gesammelten Daten die Erstellung hochwertiger Klimamodelle der Erde ermöglichen, können sie zur Untersuchung des Klimas des alten Mars und anderer felsiger Welten verwendet werden. "Spannender ist jedoch die Möglichkeit, widersprüchliche Theorien wie die mögliche Existenz einer Ebene dunkler Materie in unserer Galaxie zu testen, durch die das Sonnensystem regelmäßig hindurchgeht", berichten die Autoren des Studienberichts.
Digitale Höhenkarte von Sedimenten, die vor etwa 220 Millionen Jahren am Grund eines Sees in der Nähe von Flemington, New Jersey (USA) gebildet wurden. Bildnachweis: LIDAR-Bild, US Geological Survey; digitale Kolorierung von Paul Olsen.
Paläoklimatische Forschung enthüllt nicht nur die Vergangenheit, sondern steht auch in direktem Zusammenhang mit der Gegenwart. Während das Klima stark von der Umlaufbahn abhängt, wird es auch von der Menge an Kohlendioxid in der Erdatmosphäre beeinflusst. Wir nähern uns jetzt einer Zeit, in der der CO2-Gehalt so hoch sein könnte wie vor 200 Millionen Jahren. Die Kombination der Daten gibt Klimatologen die Möglichkeit, das Zusammenspiel aller Faktoren zu beobachten, und hilft auch bei der Suche nach Leben auf dem Mars und bewohnbaren Exoplaneten.
