Das Mittelmeer ist so heiß, dass sich Karbonatkristalle bilden

Oct 14, 2023

Matt Simon

Wenn Sie an der Küste Israels stehen und über das Mittelmeer blicken, werden Sie tiefblaue, ruhige Gewässer entdecken, die den Menschen seit Jahrtausenden Nahrung bieten. Unter der Oberfläche spielt sich jedoch etwas Seltsames ab: Ein Prozess namens Schichtung beeinträchtigt die Art und Weise, wie das Meer Kohlendioxid verarbeitet.

Stellen Sie sich diesen Teil des Mittelmeers im Wesentlichen als einen Kuchen aus Flüssigkeit vor. Starkes Sonnenlicht erwärmt die oberste Wasserschicht, die sich auf kühleren, tieferen Schichten darunter befindet. Draußen im offenen Ozean, wo die Wassertemperaturen niedriger sind, löst sich CO2 im Salzwasser – was es den Meeren der Erde ermöglicht, insgesamt ein Viertel der Kohlenstoffemissionen zu absorbieren, die der Mensch in die Atmosphäre pumpt. Doch wenn sich das östliche Mittelmeer im Sommer erwärmt, kann es das Gas nicht mehr aufnehmen und gibt es stattdessen ab.

Es ist dasselbe, was in einer Flasche Limonade passiert, die mit Kohlendioxid kohlensäurehaltig ist. „Normalerweise hält man es kalt, damit die gelösten Gase gelöst bleiben“, sagt Or Bialik, Geowissenschaftler an der Universität Münster in Deutschland. „Wenn Sie es eine Weile in Ihrem Auto lassen und versuchen, es zu öffnen, werden alle Gase auf einmal heraustreten, denn wenn es wärmer wird, nimmt die Kapazität der Flüssigkeit, CO2 zu speichern, ab.“ Boom, Fizz, du hast ein Durcheinander an deinen Händen.

Im östlichen Mittelmeerraum ist diese Dynamik weitaus folgenreicher für das Klima als ein klebriger Autoinnenraum, da das Meer große Mengen CO2 ausstößt, die das Wasser nicht mehr halten kann. Und Bialik und seine Kollegen haben herausgefunden, dass es in diesen sich erwärmenden, schichtbildenden Gewässern noch ein zweites Kohlenstoffproblem gibt: Das Team hat kürzlich Aragonitkristalle in Sedimentfallen gefangen. Aragonit ist eine Form von Kalziumkarbonat, das Meereslebewesen wie Schnecken zum Bau ihrer Muscheln verwenden. Außer im immer heißer werdenden östlichen Mittelmeerraum bildet sich der Aragonit abiotisch. Das ist ein weiteres Zeichen dafür, dass das Wasser so warm wird, dass es seine Kohlenstoffbelastung abgibt.

In diesen heißen, flachen, stabilen Gewässern vermischt sich die Flüssigkeit oben nicht stark mit den darunter liegenden kälteren Schichten, im Gegensatz zu tieferen Teilen des Ozeans, wo der Auftrieb kühleres H2O nach oben bringt. „Die Bedingungen sind so extrem, dass wir aus diesen Gewässern definitiv chemisch Kalziumkarbonat erzeugen können, was für uns eine Art Schock war“, sagt Bialik, der kürzlich in der Fachzeitschrift „Scientific Reports“ einen Artikel über die Entdeckung mitverfasst hat. (Er hat die Forschung während seiner Zeit an der Universität Malta und der Universität Haifa durchgeführt.) „Es ist im Grunde wie ein Becher, der sehr lange dort steht, und zwar lange genug, um diese Reaktionen in Gang zu setzen und mit der Bildung dieser Kristalle zu beginnen.“

Es ist wie bei den Experimenten, die man als Kind vielleicht mit Zuckerkristallen gemacht hat. Sie haben dem Wasser eine Menge Zucker hinzugefügt, um es zu sättigen. Es passierte nichts, bis man eine Schnur hineinwarf, wodurch der Zucker in Fettklumpen ausfiel, die an der Schnur haften blieben. Wenn sich das Mittelmeer erwärmt und schichtet, ist es ebenfalls mit Karbonat gesättigt. Wie genau die Aragonit-Reaktionen in Gang kommen, können Bialik und seine Kollegen noch nicht sagen, aber sie beginnen möglicherweise mit Kernen wie Staubkörnern, die vom nahe gelegenen Land weggeblasen werden, auf denen sich die Aragonit-Schichten zu Kristallen aufbauen – einer sehr winzigen Version der Saite im Zuckerwasser.

Brenda Stolyar

WIRED-Mitarbeiter

Will Knight

Medea Jordan

Erwähnenswert ist auch, dass das Mittelmeer eines der am stärksten mit Mikroplastik belasteten Gewässer der Welt ist: Im Jahr 2020 berichteten Wissenschaftler, dass sie in einem einzigen Quadratmeter Sediment, das nur 5 Zentimeter dick war, 2 Millionen Partikel fanden. Ob sich Aragonitkristalle um in der Wassersäule schwimmendes Mikroplastik bilden, weiß Bialik nicht. „Sie könnten sich wahrscheinlich um jedes Keimbildungszentrum herum bilden“, sagt Bialik. „Ich vermute, dass Mikroplastik ebenfalls eine Möglichkeit sein könnte. Aber wie Wissenschaftler gerne sagen, ist mehr Forschung erforderlich.“

Was Bialik und seine Kollegen jedoch sagen können, ist, dass diese Kristalle bei der Bildung CO2 freisetzen. So sehr, schätzt Bialik, dass sie vielleicht 15 Prozent des Gases ausmachen, das das Mittelmeer in die Atmosphäre abgibt.

Wenn sich das Meer erwärmt und sein CO2 verliert, sowohl durch das ausspuckende Wasser als auch durch die sich vermehrenden Kristalle, nimmt sein Säuregehalt tatsächlich ab. Dabei handelt es sich um den entgegengesetzten Prozess zu dem, der zu einer weitverbreiteten Versauerung der Ozeane führt: Wenn der Mensch mehr CO2 in die Atmosphäre ausstößt, nehmen die Ozeane mehr davon auf, und die daraus resultierende chemische Reaktion erhöht den Säuregehalt. Durch die Versauerung wird es für Organismen wie Korallen und Schnecken (die zusammen als Kalkbildner bezeichnet werden) schwieriger, Panzer oder Exoskelette aus Kalziumkarbonat zu bauen. Aber wenn sich das Mittelmeer erwärmt und seinen absorbierten Kohlenstoff wieder an die Atmosphäre abgibt, wird es basischer und kehrt die Versauerung um.

Das dürfte doch gut für die Verkalker sein, oder? Nicht unbedingt. „Viele von ihnen haben bestimmte Temperaturbereiche, in denen sie ihre Panzer aufbauen können – nicht zu heiß, nicht zu kalt“, sagt Bialik. Selbst wenn das Meer mit zunehmender Erwärmung weniger sauer wird, belastet diese Hitze diese Organismen auf andere Weise. (Ganz zu schweigen vom Stress, ständig extremen Mengen an Mikroplastik ausgesetzt zu sein.)

Es ist nicht klar, ob sich Aragonitkristalle an mehr Orten auf der Welt bilden. Wissenschaftler sind sich bereits von „Wittlingsereignissen“ bewusst, bei denen Kalziumkarbonat auf viel offensichtlichere Weise ausfällt und das Wasser rund um die Bahamas und im Persischen Golf milchig färbt. Im östlichen Mittelmeerraum gab es keinen offensichtlichen Wittlingsvorfall, der auf Bialik und seine Kollegen schließen ließe. Stattdessen stießen sie auf die Kristalle in ihren Sedimentfallen.

„Dies ist ein ziemlich einzigartiges Gebiet mit einer Vielzahl von Bedingungen, die eintreten müssen, damit dies funktioniert“, sagt der Meereschemiker Andrew Dickson von der Scripps Institution of Oceanography, der nicht an der Forschung beteiligt war. „Die Frage ist dann, inwieweit ist diese Umgebung wirklich etwas Besonderes oder kommt sie rund um die Ozeane häufig vor? Und ich habe kein klares Bild davon im Kopf.“

Es kann sein, dass die Bedingungen im östlichen Mittelmeer nicht an vielen anderen Orten vorkommen, weshalb Dickson zu der Annahme tendiert, dass dies möglicherweise nicht besonders häufig vorkommt. Aber Bialik weist darauf hin, dass es, wo auch immer es geschieht, ein Klimaproblem verursachen könnte: Die Bildung von Aragonitkristallen könnte die Fähigkeit des Wassers, atmosphärisches CO2 zu absorbieren, beeinträchtigen und so die Art und Weise beeinträchtigen, wie der Ozean den Gehalt des den Planeten erhitzenden Gases senkt.

„Ich möchte nicht sagen, dass wir das schon vollständig verstanden haben und auch nicht vollständig verstanden haben, was es steuert – wann es sich einschaltet und wann es abschaltet“, sagt Bialik. „Wir hätten nicht einmal gedacht, dass dieser Prozess in diesem Ausmaß in offenen Gewässern und unter normalen Meeresbedingungen abläuft. Daher müssen wir noch viel darüber verstehen.“