Eine Nahaufnahme der Sedimentablagerungen zeigt viele Schichten aus farbigem Material. Die hellen Bänder bestehen aus windgetriebenem Schlamm, der sogenannte Löss, während die dunkleren Bänder auch alten Erdboden namens Paläosol enthalten. Foto: Elizabeth Thomas
Wissenschaftler suchen in den Goldminen Kanadas nach Hinweisen für den Klimawandel
In Goldminen in der Nähe von Fairbanks, Alaska, suchen Wissenschaftler nach etwas Kostbarem – und es ist kein Metall.
Sie durchsuchen Schichten alter Sedimente nach Hinweisen darauf, wie sich das Klima der Region in Zeiten der prähistorischen globalen Erwärmung verändert hat. Der Beweis dafür liegt im Schmutz selbst, der chemische Verbindungen enthält, die Aufschluss darüber geben können, ob die Region mit zunehmender Temperaturänderung in der Antike feuchter oder trockener wurde.
Das laufende Projekt, das durch einen Zuschuss der National Geographic Society finanziert wird, könnte Forschern und Politikern helfen zu verstehen, wie Alaska in den kommenden Jahren reagieren könnte, wenn sich der Planet im Laufe der Zeit wieder aufheizt.
Es ist ein aktuelles Thema, da der Staat bereits die Auswirkungen des Klimawandels spürt.
Laut der National Climate Assessment 2014 hat sich Alaska in den letzten Jahrzehnten im Durchschnitt viel schneller erwärmt als der Rest der USA. Der Bericht stellt fest, dass die Gletscher schmelzen, die Wildfeuergefahr steigt und die lokale Fischerei durch Veränderungen der Meerestemperatur gefährdet ist.
„Alaska erlebt derzeit einen schnellen Klimawandel“, sagt Elizabeth Thomas, die UB-Geologin, die die Studie leitet. „Indem wir untersuchen, wie sich das Klima in dieser Region in der Vergangenheit in wirklich warmen Perioden verhalten hat, können wir bessere Vorhersagen über die Zukunft machen.
„Ein weiterer Grund, warum dies ein interessanter Studienort ist, ist, dass Regionen in hohen Breitengraden ein Vorreiter für den Klimawandel sind. Während sie sich erwärmen, schmelzen Gletscher und Eisschilde, und das wirkt sich auf Menschen auf der ganzen Welt aus, weil es zu einem Anstieg des Meeresspiegels führen kann“, sagt Thomas, Assistant Professor of Geology am College of Arts and Sciences.
Elizabeth Thomas (links), Assistenzprofessorin für Geologie an der University at Buffalo, und Kayla Hollister (rechts), Masterstudentin für Geologie an der UB, machen Notizen, während sie auf einer Sedimentwand sitzen. Kredit: Britta Jensen
Kayla Hollister, Geologie-Meisterstudentin der UB, entfernt vorsichtig einen Teil des Sediments von der Wand einer Mine. Kredit: Elizabeth Thomas
Eine Schaufel, ein Maßband und andere Werkzeuge befinden sich gegen die Ablagerungen von Löss und altem Boden, die die Wand einer Mine bilden. Schichten aus vulkanischer Asche, die sich auch in der Wand befinden, können Wissenschaftlern helfen, das Alter verschiedener Abschnitte von Sedimenten zu bestimmen. Kredit: Elizabeth Thomas
Von links nach rechts: Teammitglieder auf der Forschungsexpedition, darunter die Geologieforscherin Britta Jensen der University of Alberta, die Geologie-Masterstudentin Kayla Hollister der UB, der Masterstudent Nathan Polard-Yopek der University of Alberta und die Geologieforscherin Elizabeth Thomas der University at Buffalo, die das Projekt leitet. Kredit: Elizabeth Thomas
Das Gebiet, in dem Thomas arbeitet, liegt westlich von Fairbanks, etwas südlich des Polarkreises.
In diesem Sommer reiste sie mit einem Team, dem Britta Jensen, Assistenzprofessorin für Erd- und Atmosphärenwissenschaften an der University of Alberta, Kayla Hollister, Masterstudentin für Geologie an der UB, und Nathan Polard-Yopek, Masterstudent für Erd- und Atmosphärenwissenschaften an der University of Alberta, angehörten.
Die Minen, in denen die Wissenschaftler Proben sammeln, sind Goldminen, in denen einst uralte Bäche flossen und Ablagerungen von goldhaltigem Kies hinterließen. Heute sind diese Kiese unter Hunderten von Fuß windgetriebenen Schlamm – Ablagerungen genannt Löss – begraben, die ihren Ursprung in den nahen Bergen haben, wenn Gletscher Gestein zu Staub zerquetschen.
Um zum Edelmetall zu gelangen, müssen die Bergleute tiefe Schächte in die Erde graben. Die Wände dieser Schluchten dienen als Zeugnis der prähistorischen Zeit. Sie halten Schicht für Schicht Löss in schönen Erdtönen – weiche Grautöne, sandige Gelbtöne, Ocker-Variationen -, die Wissenschaftler datieren und analysieren können, um mehr über die Klimageschichte der Region zu erfahren.
„Es gibt seit Jahrzehnten eine Zusammenarbeit zwischen Bergleuten und Klimaforschern“, sagt Thomas. „Die Bergleute graben diese riesigen Schlammmassen aus, was bedeutet, dass wir es nicht selbst tun müssen. Sie waren froh, uns zu empfangen. Für sie ist das Sediment nur etwas, das sie immer wieder bewegen, aber als wir fragten, ob wir uns die Wände dieser Minen ansehen könnten, sagten sie aufgeregt: „Du interessierst dich für unseren Schmutz?““
Interpretation von chemischen Hinweisen im Schmutz
Das Sediment aus den Minen birgt alle möglichen faszinierenden Relikte, wie die Überreste alter Bäume und die gewaltigen Knochen lang abgestorbener Mammuts (Hollister musste eines umarmen).
Aber es ist wirklich der Dreck, der für die Forscher von Interesse ist. In den letzten mehreren Millionen Jahren führten zyklische Klimamuster, die durch Veränderungen in der Erdumlaufbahn getrieben wurden, dazu, dass Gletscher in den Alaska-Bergen wuchsen und schrumpften. Als die Gletscher groß waren, lagerte sich der Löss in der Nähe in dicken Schichten schnell ab. Aber als sich das Klima erwärmte und die Gletscher schrumpften, wuchsen Wälder auf dem Löss. Diese Bereiche würden in kühleren Zeiten wieder mit Staub bedeckt sein, und so weiter und so fort. Heute sind die Überreste der alten Wälder Schichten von verwurzelten Bäumen, Moosstücken und reichem, dunklem Boden – allesamt noch in den Mauern der Minen zu finden.
Während der Sommerreise nach Alaska maß das Forschungsteam sorgfältig Sedimentabschnitte aus und entfernte sie zur Untersuchung.
In Jensens Labor werden Proben von Vulkanasche, die im Löss eingeschlossen waren, datiert, was eine Vorstellung davon vermitteln wird, wie alt die verschiedenen Abschnitte des Sediments sind. In der Zwischenzeit werden Thomas und ihr Team verschiedene Verbindungen im Sediment analysieren, um mehr über das prähistorische Klima der Region zu erfahren.
Ein Material, das die Forscher untersuchen werden: Chemikalien namens Glycerindialkylglycerin-Tetraether (GDGTs), die in den Löss eingebettet sind. GDGTs, die von Bakterien produziert werden, können zur Rekonstruktion prähistorischer Temperaturtrends verwendet werden. In einer separaten Analyse untersuchen die Wissenschaftler die Überreste alter Laubwachsarten, die sich auch im Sediment befinden. Die chemische Zusammensetzung dieser Verbindungen kann Aufschluss darüber geben, wie sich die effektive Feuchtigkeit der Region – beeinflusst durch Feuchtigkeit und Niederschläge – im Laufe der Zeit verändert hat.
Die Studie wird verschiedene warme Intervalle abdecken, die während des Pleistozäns aufgetreten sind, das vor etwa 2,6 Millionen Jahren begann und vor etwa 12.000 Jahren endete.
Kayla Hollister, Geologie-Meisterschülerin der UB, umarmt einen riesigen Knochen. Das Sediment aus den Minen birgt alle Arten von faszinierenden Relikten, darunter solche Fossilien und die Überreste alter Bäume. Kredit: Nathan Polard-Yopek
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Text und Übersetzung: University at Buffalo / ISE
Bilder: University at Buffalo, Nathan Polard-Yopek, Elizabeth Thomas, Britta Jensen
