Klimabilanz: Gesteine verursachen genauso viel CO₂ wie Vulkane

Gesteine enthalten mit ihren uralten Überresten von Pflanzen und Tieren einen enormen Kohlenstoffvorrat. Der „geologische Kohlenstoffkreislauf“ wirkt daher wie ein Thermostat, der zur Regulierung der Erdtemperatur beiträgt.

Bei der chemischen Verwitterung können Gesteine beispielsweise CO₂ aufnehmen, was der stetigen CO₂-Freisetzung durch Vulkane entgegenwirkt. Als Teil des natürlichen Kohlenstoffkreislaufs der Erde trägt dies dazu bei, dass der Planet seit Milliarden von Jahren bewohnbar ist – doch es gibt offenbar noch einen weiteren Prozess.

Eine neue Studie unter Leitung der Universität Oxford widerlegte nun die These, dass die natürliche Verwitterung von Gestein zur Senkung des CO₂-Gehalts beiträgt. Stattdessen solle diese gar als „große CO₂-Quelle fungieren“ und habe ähnliche Auswirkungen wie Vulkane. Die Erkenntnis habe wichtige Auswirkungen auf die Modellierung von Klimawandel-Szenarien.

Blick in die Berge

In der Studie haben Forscher erstmals einen zusätzlichen natürlichen Prozess der CO₂-Freisetzung aus Gesteinen beschrieben. Dieser habe dieselbe Wirkung wie Vulkanausbrüche – und wird ebenso wie jene in vielen Klimamodellen nicht berücksichtigt.

Der Prozess finde statt, wenn Gesteine, die einst Teil uralter Meeresböden waren, durch Plattentektonik wieder an die Erdoberfläche gelangen. An der Oberfläche seien die Gesteine schließlich Luft und Wasser ausgesetzt, sie reagieren mit diesem und setzen Kohlenstoffdioxid frei. Somit wären diese verwitternden Gesteine eher eine CO₂-Quelle statt eine Senke.

Um zu verstehen, wie viel CO₂ freigesetzt wird, untersuchten die Forscher, wie viel Kohlenstoff in oberflächennahen Gesteinen vorhanden ist und wo dieser am schnellsten freigesetzt wird.

Das Ergebnis: Besonders Gebirgszüge mit hohen Hebungsraten wie dem östlichen Himalaya, den Rocky Mountains oder die Anden stellen eine CO₂-Quelle dar. Insgesamt seien diese in der Lage, jedes Jahr 68 Megatonnen organischen Kohlenstoff freizulassen.

„Das ist etwa 100 Mal weniger als die heutigen CO₂-Emissionen des Menschen durch die Verbrennung fossiler Stoffe, aber es entspricht in etwa der Menge an CO₂, die von Vulkanen auf der ganzen Welt freigesetzt wird, was bedeutet, dass es eine Schlüsselrolle im natürlichen Kohlenstoffkreislauf der Erde spielt“, so Studienleiter Prof. Robert Hilton von der Universität Oxford. 68 Millionen Tonnen CO₂ entsprechen zudem etwa einem Zehntel der aktuellen Gesamtemissionen Deutschlands.

Die Menge des freigelassenen Kohlenstoffs könnte sich in der Vergangenheit mehrfach geändert haben. So sei eine erhöhte Freisetzung besonders in Zeiten der Gebirgsbildung möglich gewesen, wo Gestein mit organischem Material zutage gefördert wurde. Dies habe schließlich auch das Klima in der Vergangenheit beeinflusst.

Die Studie erschien am 4. Oktober 2023 im Fachblatt „Nature“.