Diepzeecirculatie in de wereld kent verschillende "standen'

De waterverplaatsingen in de Atlantische en de Stille Oceaan volgen, mondiaal gezien, een eenvoudig patroon.

Warm oppervlaktewater dat noordwaarts in de Atlantische Oceaan stroomt, verdampt, koelt af, wordt zouter en dus zwaarder en daalt. Het aldus gevormde koude bodemwater stroomt dan op grote diepte zuidwaarts door het Atlantische Bekken en het Indisch-Antarctische Bekken naar de Stille Oceaan. Daar stijgt het en vermengt het zich geleidelijk met het warmere water. Dit stroomt dan als oppervlaktewater terug naar de Atlantische Oceaan. Dit grootschalige transport van water tussen de twee grote oceanen, in stand gehouden door vooral verschillen in temperatuur en zoutgehalte, wordt thermohaline circulatie genoemd.

In de afgelopen jaren is door verschillende onderzoekers geopperd dat deze circulatie in de loop van de aardgeschiedenis waarschijnlijk niet altijd dezelfde is geweest. Theoretisch onderzoek heeft aangetoond dat er op mondiale schaal verschillende soorten diepzeecirculaties kunnen bestaan en dat het huidige circulatiepatroon gevoelig is voor veranderingen in de aanvoer van smeltwater in de Atlantische Oceaan en in het transport van waterdamp van de Atlantische naar de Stille Oceaan door de atmosfeer. En onderzoek aan diepzeesedimenten wijst er op dat tijdens het maximum van de laatste ijstijd, zo'n 18.000 jaar geleden, de situatie inderdaad anders was.

Twee Amerikaanse onderzoekers zijn nu nagegaan wat precies de gevolgen zouden zijn van veranderingen in de atmosferische waterbalans. Zij deden dit met behulp van een computermodel van twee onderling gekoppelde "bassins' die de twee oceaanbekkens vertegenwoordigden. Hun onderzoek wijst er op dat de thermohaline circulatie niet gevoelig is voor kleine veranderingen in het waterdamptransport door de atmosfeer. Komt dit echter onder een zekere grens, dan stelt zich binnen betrekkelijk korte tijd een nieuwe evenwichtstoestand in.

Het nieuwe evenwicht is een gevolg van het feit dat de vorming van koud, diep water dan voornamelijk gaat plaatsvinden in het zuidelijke deel van de Atlantische Oceaan. De Atlantische circulatie wordt dan afgesneden van die in de Stille Oceaan, waardoor er tussen de twee oceaanbekkens vrijwel geen uitwisseling meer plaatsvindt. De circulatie in de Stille Oceaan verandert vrijwel niet. Eenmaal in de nieuwe evenwichtssituatie gekomen, kan men het waterdamptransport door de atmosfeer laten toenemen tot de huidige waarde zonder dat er veel aan de nieuwe diepzeecirculatie verandert. Maar wordt die waarde iets overschreden, dan stelt zich vrij snel weer het huidige circulatiepatroon in (Nature 351, p. 729).

De wereldoceaan blijkt dus inderdaad meer dan één stabiele stromingstoestand te bezitten. Dit gedrag is ook te rijmen met de waarneming dat het klimaat op aarde vele duizenden jaren stabiel blijft, en dan betrekkelijk plotseling een overgang ondergaat naar een nieuw evenwicht waarin het opnieuw duizenden jaren kan blijven. Recente onderzoekingen suggereren dat bij een verdubbeling (door de mens) van de hoeveelheid kooldioxyde in de atmosfeer ook de waterbalans in de atmosfeer verandert. Volgens de onderzoekers is het echter onwaarschijnlijk dat dit tot een fundamentele verandering van de thermohaline circulatie zal leiden. (George Beekman)

Sterren verjongen door vraatzucht en kannibalisme

De Hubble Space Telescope, de Amerikaanse ruimtetelescoop die sinds april vorig jaar om de aarde draait, kan door een constructiefout niet zo scherp waarnemen als men gehoopt had. Toch worden er routinematig betrekkelijk heldere, puntvormige objecten mee waargenomen, omdat de beeldonscherpte daarvan redelijk goed kan worden gecorrigeerd. Zulke waarnemingen hebben nu nieuwe aanwijzingen opgeleverd voor het bestaan van sterren die zich ten koste van andere sterren "verjongen'. De sterren werden ontdekt in het centrum van een bolvormige sterrenhoop, een opeenhoping van enkele honderdduizenden sterren binnen een betrekkelijk klein gebied in de ruimte.

Bolvormige sterrenhopen ontstonden waarschijnlijk nog voordat ons Melkwegstelsel zijn huidige afgeplatte vorm had aangenomen. De sterren zouden alle ongeveer even oud moeten zijn: ruwweg zo'n 15 miljard jaar. In de centra van enkele van die hopen zijn echter sterren ontdekt die veel jonger lijken: 1 tot 7 miljard jaar. Ze zouden veel later dan hun soortgenoten moeten zijn ontstaan, wat onmogelijk lijkt, of veel efficiënter met hun energievoorraad (waterstof) moeten kunnen omspringen. Een gewone ster verbruikt ongeveer 10% van de waterstof waaruit hij bestaat; deze sterren zouden vrijwel 100% moeten kunnen verbruiken, hetgeen onmogelijk lijkt.

Al bijna veertig jaar heeft het probleem van deze "blauwe achterblijvers' (blue stragglers) de astronomen bezig gehouden. Het onderzoek er naar schoot weinig op doordat het heel moeilijk is om vanaf de aarde individuele sterren in de kern van bolvormige sterrenhopen te onderscheiden. Met behulp van de Hubble- ruimtetelescoop is het nu gelukt om in één zo'n hoop, 47 Tucanae geheten, 21 van die sterren te bestuderen. Hun sterke concentratie naar het centrum van de hoop toe ondersteunt nu de hypothese dat deze sterren het produkt zijn van onderlinge botsingen of paarvorming in dit zeer dichtbevolkte gebied. In de afgelopen jaren waren er namelijk al aanwijzingen gekomen dat zich in de centra van bolhopen opmerkelijk veel dubbelsterren bevinden (Nature 352, p. 286 en 297).

In het centrum van een bolvormige sterrenhoop staan de sterren zo zicht bij elkaar (ruwweg 20 maal de afstand Zon-Pluto), dat zij gemakkelijk in de greep van elkaars aantrekkingskracht kunnen komen. Er zouden dus gemakkelijk dubbelsterren kunnen ontstaan en daarin zou de ene component brandstof (waterstof) van de andere kunnen opzuigen. En er zouden ook echte botsingen kunnen plaatsvinden, waarbij twee sterren met elkaar versmelten en er één ster met een veel grotere brandstofvoorraad ontstaat. In beide gevallen zou de ster door zijn opgestookte "kernfusievuur' een jonger aanzien krijgen en het normale verouderingsproces lijken te tarten. En doordat de sterren zwaarder zijn geworden zouden ze zich gemakkelijker naar het zwaartekrachtscentrum van de sterrenhoop kunnen verplaatsen.