Bergbau nach gigantischen fossilen Schlangen
Für Wissenschaftler, die daran interessiert sind, wie die Welt vor Millionen von Jahren aussah und sich anfühlte, sind Kohlebergwerke so gut wie es nur geht. Während Kohle ein Hauptverursacher der globalen Erwärmung sein kann, gibt es keinen besseren Ort als eine Kohlengrube, um den Klimawandel in der Vergangenheit und seine wahrscheinlichen Auswirkungen auf unsere eigene Welt zu untersuchen. Bergbauunternehmen wissen das, und aus welchem Grund auch immer, sei es eine gute Staatsbürgerschaft oder einfach eine gute Öffentlichkeitsarbeit, Sie helfen häufig Paläontologen.
Denken Sie zum Beispiel an Cerrejón, einen riesigen Tagebau im Norden Kolumbiens in der Nähe der Karibikküste. Die Gruben sind riesig, kreisförmig, Mondlandschaft Narben in der Erde mit shaley Hängen, die Abflusswasser in grüne Kraterseen Dump, wo keine Pflanze wagt wachsen und kein Vogel wagt schwimmen. Hin und wieder bricht Dynamit einen Teil der umgebenden Mauer zusammen, und riesige Kräne sammeln die Kohle, während Methanfeuer aus Rissen in den Klippen hoch oben rülpsen.
Aber es gibt noch etwas anderes. Die Schieferhänge von Cerrejón haben den Fossilienbestand eines gesamten tropischen Ökosystems erhalten, wie es vor 58 Millionen Jahren existierte. Anhand der Fossilien können Paläontologen feststellen, wie das alte Klima in Cerrejón war (heißer und feuchter als heute) und wie das Laub war (sehr üppig und ähnlich dem heutigen Amazonas-Dschungel). Die Tiere waren riesig. Cerrejón hatte Flussschildkröten mit Muscheln von der Größe von Küchentischen für sechs Personen, und an der Spitze der Nahrungskette stand Titanoboa cerrejonensis, eine 45 Fuß lange, 2.500 Pfund schwere Schlange. Titanoboa war ein wahres Flussmonster – die größte jemals bekannte Schlange und etwa fünfmal so groß wie die Amazonas-Anakonda, die größte heute lebende Schlange.
Was die Kohle zeigt, ist, dass Cerrejón diese riesigen Kreaturen zu einer Zeit produzierte, als die mittleren Umgebungstemperaturen in den Tropen in den hohen 80er Jahren etwa sechs Grad wärmer waren als heute und ungefähr so warm wie die Temperaturen sein können, ohne ein massives Absterben zu riskieren. Doch Titanoboa und der Wald, in dem es lebte, gediehen anscheinend.
Und was Ihnen der Kohlebergbau bietet, ist der Zugang zu einem solchen Ort. Cerrejón ist das einzige vollständige antike tropische Ökosystem, das zur Untersuchung zur Verfügung steht. Wir können davon ausgehen, dass es in den Tropen viele Fossilien gibt, aber sie sind irgendwo mitten im Nirgendwo im Dschungel begraben. Universitätsstipendien können nicht für große Ausgrabungen auf spec bezahlen, aber Kohleunternehmen werden es tun, weil Kohle die Investition wert ist.
Und da Paläontologen und Kohleunternehmen seit mindestens einem Jahrhundert wissen, dass die Minen Schatztruhen alter Geheimnisse sind, haben viele Unternehmen Mitarbeiter Wissenschaftler, die nach ungewöhnlichen Formationen suchen und alarmieren Forschungen, wenn sie etwas Gutes finden. Als ich vor ein paar Jahren nach Cerrejón reiste, war das multinationale Unternehmen Carbones del Cerrejón Ltd. hat so viel wie möglich getan, um den Besuch von Paläontologen zu unterstützen, Bereitstellung von Schutzhelmen bis hin zu mit Funk ausgestatteten LKW-Fahrern, die wussten, wann das Dynamit startbereit war und wo sie Schutz suchen mussten, wenn es passierte.
Kohlevorkommen sind komprimierte Torfsümpfe, die als tropische Trockenwälder begannen. Die Temperaturen werden in der Frühphase eines natürlichen Klimazyklus kälter, Die polaren Eisschilde dehnen sich aus und der Meeresspiegel sinkt. Wenn sich der Zyklus zu ändern beginnt, hat das Eis noch nicht seine maximale Ausdehnung erreicht, aber der Regen nimmt in niedrigeren Breiten zu und verwandelt den Trockenwald in einen Sumpf. Das Eis erwärmt sich, schmilzt aber nicht sofort. Wenn dies der Fall ist, geschieht dies schnell und dramatisch und führt zu einem starken Anstieg des Meeresspiegels. Salzwasser überschwemmt den Sumpf, der Wald stirbt, Schlamm, Schlick und Sand stampfen alles nieder und Kohle bildet sich. Dann beginnt der Zyklus erneut.
Das gute Zeug — Sporen, Samen, Pollen, Zellwände und Knochen — steckt nicht nur in der Kohle selbst, sondern auch in den Sedimentgesteinsschichten auf dem Boden und dem Dach jeder Kohlenlagerstätte. Stellen Sie sich die Schichten als Sandwich vor: Die Kohle ist die Füllung und die Sedimentschichten sind das Brot. Die untere Scheibe zeigt uns, was im Wald war, als der Zyklus begann; Die obere Scheibe hat alles, was da war, als der Wald starb. Jeder Zyklus, bekannt als “Zyklothem”, dauert etwa 100.000 bis 400.000 Jahre, je nachdem, wo er sich befindet.
Es gibt nichts Besseres auf der Erde als eine Kohlengrube, um alte Ökosysteme zu analysieren. Die in der Kohle enthaltenen Informationen sind angesichts des komprimierten Vegetationsvolumens “so dicht”, bemerkt Scott Elrick, Geologe des Illinois State Geological Survey, “dass es selbstverständlich ist, dass Sie eine riesige fossile Präsenz haben werden.”
Elrick ist Teil eines informellen Netzwerks von Wissenschaftlern, die den Kohlebergbau in den Vereinigten Staaten und auf der ganzen Welt überwachen, um neue Schichten zu untersuchen, wenn sie freigelegt werden. Im Jahr 2006 entdeckten Elrick und ein Kollege vier Quadratmeilen fossilen Waldes in der Decke der Vermilion Grove-Tunnelmine von Peabody Energy im Osten von Illinois, die vor etwa 306 Millionen Jahren erhalten blieb, als eine Reihe von Erdbeben es dem Meer ermöglichte, den gesamten Wald in einem einzigen katastrophalen Ereignis zu begraben.
Die Erkundung von Kohlebergwerken kann ein dringendes Unterfangen sein, denn die Fossilien, die einmal entdeckt wurden, verweilen nicht. Nachdem Peabody mit dem Abbau eines Abschnitts des Kohleflözes in Vermilion Grove fertig war, stellte das Unternehmen Drahtzäune an die Decke, um zu verhindern, dass lose Teile des Schieferdachs auf den Tunnelboden fallen. Die Forscher mussten Taschenlampen mitbringen, Fotos machen, Proben sammeln und gehen, bevor die Formation zerbröckelte.
Die gute Nachricht ist, dass Kohle eine erneuerbare Ressource ist. Sobald die alte Formation verschwunden ist, Eine völlig neue fossile Exposition wird aufgedeckt. In Cerrejón schneiden tropische Regenfälle jeden Frühling und Sommer riesige Erosionskanäle in Schiefer und Schlammstein und schicken Fossilien und Knochen zu einem wässrigen Grab im Krater weit unten. Aber im November können Forscher eine ganze Reihe neuer Skelettreste finden, die in der Sonne trocknen.
Die fossilen Pflanzen und Tiere erzählen den Wissenschaftlern viel darüber, wie die prähistorische Welt während jedes Gletscherzyklus war. Doch die Forscher gehen mit der Analyse noch einen Schritt weiter. Die globale Erwärmung und Abkühlung erfolgt teilweise als Folge periodischer Änderungen der Orientierung der Erde während der Umlaufbahn. Die Erwärmungstrends gehen jedoch mit einem dramatischen Anstieg des atmosphärischen Kohlendioxids einher. Die zentrale Frage — für unsere Zeit – ist, ob CO2 der Treiber ist.
Kohle ist “organisches Klima”, sagte die Paläoklimatologin Isabel Montanez von der University of California-Davis. “Es sagt uns, wann es nass und wann es trocken war.” Und Kohle kann ein Werkzeug sein, um atmosphärisches CO2 in bestimmten geologischen Momenten zu rekonstruieren. “Es ist ein Umweltmessstab”, sagte Montanez, “der es mir ermöglicht, den Meeresspiegel an das CO2 in der Atmosphäre an das kontinentale Klima zu binden.”
Montanez bleibt mit Elrick und anderen Netzwerkmitgliedern in Kontakt, um herauszufinden, wo es als nächstes zu erkunden gilt. Seit zwei Jahren analysiert sie fossile Pflanzenstomata — die Poren, durch die Pflanzen das CO2 aufnehmen, das sie für die Photosynthese benötigen. Ihre Proben stammen aus Kohlebergwerken in vielen Teilen der Welt; Ein Großteil der jüngsten Arbeiten wurde im Donezbecken in der Ukraine durchgeführt. Das “Zeug auf dem Boden” eines Kohleflözes ist das Ende einer Eiszeit, sagte sie. Kohlendioxid ist niedrig und die Pflanzen haben “viel mehr Stomata”, um das zu bekommen, was sie brauchen. “Über der Kohle gibt es immer weniger Spaltöffnungen”, fügte sie hinzu.
Dann ist CO2 am höchsten – und dann, wenn die Überschwemmungen kommen. Dann stirbt alles in den Sümpfen oder wird ins Meer gespült, wo Plankton den gesamten losen Kohlenstoff aufsaugt und atmosphärisches CO2 erneut abstürzt.
Was bedeutet das für uns heute? Ziemlich viel, stellt sich heraus. Die Erde befindet sich derzeit in einer “interglazialen” Periode. Kohlendioxid steigt und der Planet erwärmt sich. Eis schmilzt, der polare Permafrost und die Tundra tauen auf, Mikroben an Land haben ihr eigenes Fest der toten Vegetation und beginnen, Methan — ein starkes Treibhausgas — in ausreichend großen Mengen auszustoßen, um die Erwärmung zu erhöhen.
Die Kohle sagt uns, dass der Klimawandel an sich nichts Ungewöhnliches ist, “und wenn wir den Menschen davon erzählen, denken sie, dass sie sich keine Sorgen um CO2-Emissionen machen müssen, weil es ein natürlicher Prozess ist”, sagte Montanez. “Aber was wir tun, ist nicht natürlich.” Der natürliche Zyklus dauert mehrere hunderttausend Jahre. Pflanzen und Tiere haben Zeit, sich zu entwickeln. Mit den atmosphärischen Veränderungen, die heutzutage auftreten, könnte dieser Zyklus jedoch in Jahrhunderten stattfinden. Viele Pflanzen und Tiere haben nicht genug Zeit, sich anzupassen.
Die Kohle sagt uns auch, dass sich der Erwärmungseffekt beschleunigt, wenn das atmosphärische CO2 ansteigt. Fügen Sie die Autoemissionen und die Abgase von Kohlekraftwerken für einen zusätzlichen CO2-Ruck hinzu, und es ist, als würde man den Schlag versetzen. “Es wird einen großen Unterschied machen, daran besteht kein Zweifel”, sagte Montanez. “Die Frage ist, wann.”
