Milankovitch op de tocht?

Uit een nieuwe boorkern van kalksteen in Nevada blijkt dat de curve van ijstijden en interglacialen niet aansluit bij de veranderingen in de aardbaan zoals verklaard door Milankovitch.

I.J. Winograd en medewerkers van de U.S. Geological Survey hebben een nieuwe temperatuurcurve verkregen die een interval van een half miljoen uit het laatste deel van het pleistocene ijstijdvak omvat, nl. van 560.000 tot 60.000 jaar geleden (Science, 9 oktober). De nieuwe curve berust op onderzoek van de zuurstofisotopen in een 40 cm dik laagje van calciet (CaCO3) waarmee de wand van Devils Hole (Nevada), een open, met water gevulde breukzone, is bekleed.

De gebruikte techniek is dezelfde die toegepast wordt bij het onderzoek van kalkschalen van organismen in oceanische sedimenten, en van kernen uit de grote landijskappen: de verhouding van de zuurstofisotopen ¹O6 en ¹O8. Deze verhouding is afhankelijk van de temperatuur van het zeewater waarbij de organismen hun schalen vormen, of waarbij neerslag condenseert.

Uit een 36 cm lange kern die onder water door duikers met speciale apparatuur uit de calcietwand werd verkregen, zijn 285(!) monsters op hun ¹O8-gehalte onderzocht, één monster per 1,26 mm, ofwel één monster per 1.800 jaar. De groei van de calcietlaag door neerslag uit het water ging zeer langzaam: 0,7 mm per duizend jaar. Uit de kern werden bovendien 21 monsters met de thorium-uranium-techniek radiometrisch gedateerd, zodat een betrouwbare tijdschaal beschikbaar is.

Merkwaardige verschillen

De verkregen temperatuurcurve vertoont op het eerste gezicht een redelijke overeenkomst met een curve uit oceanische sedimenten en met een Antarctische curve. Bij nadere beschouwing komen echter merkwaardige verschillen aan het licht. De plaats van pieken in de curve die maximale of minimale temperaturen aanduiden, loopt op de tijdschaal tot meer dan 10.000 jaar uiteen. Daarmee verschilt ook de lengte van glacialen en interglacialen.

Maar er is nog een belangrijker verschil. Zoals bekend wijzen de gegevens over de oceaanbodem voor de laatste 700.000 jaar op een glaciaal/interglaciale cyclus met een 100.000-jarig ritme, overeenkomend met de periodiciteit waarmee de ellipsvormige baan van de aarde om de zon verandert. Op grond hiervan heeft de astronomische theorie ingang gevonden. De ijstijden hangen samen met de verandering van de aardbaan om de zon.

De curve van Devils Hole laat daarentegen een geleidelijke toeneming van de duur van de glaciaal/interglaciale cycli zien van 80.000 tot 130.000 jaar. Kleinere fluctuaties vertonen in de ene curve een langzame stijging van de temperatuur, waar andere curven juist een daling laten zien.

Kortom, de verschillen zijn voor de onderzoekers van Devils Hole voldoende om te besluiten dat de astronomische theorie, gewoonlijk met de naam van Milankovitch verbonden, geen bevredigende verklaring oplevert voor de fluctuaties van het klimaat gedurende het Pleistoceen.

Overboord

Voorlopig zijn er niet genoeg argumenten om de Milankovitch-hypothese overboord te zetten. Enkele punten verdienen de aandacht. Het water waaruit in Devils Hole de calciet is afgezet, stamt uit een infiltratiegebied op 100 km afstand. Het water heeft 10.000 tot 30.000 jaar nodig om ondergronds Devils Hole te bereiken.

Wat gebeurt er met het water op die lange weg? De isotopenverhouding in de calciet weerspiegelt de temperatuur van de neerslag in het infiltratiegebied. De datering van een bepaald calcietmonster correspondeert in tijd dus niet met de zuurstofverhouding in hetzelfde monster. De tijdschaal is verschoven ten opzichte van de temperatuurcurve, maar hoeveel is niet nauwkeurig aan te geven. Overigens moet men Winograd & al. gelijk geven als zij schrijven dat een correctie het verschil tussen hun curve en andere curven in het algemeen zou doen toenemen.

Van veel meer belang is dat de drie vergeleken temperatuurcurven zijn afgeleid uit materiaal dat onder geheel verschillende omstandigheden is gevormd: calciet uit zoetwater in de woestijngordel, sediment uit de tropische oceaan, ijs van Antarctica. Daarbij moet bovendien nog worden bedacht dat de oceanische curve in de eerste plaats een weerspiegeling is van de totale hoeveelheid landijs op aarde. Water met ¹O6 verdampt uit zeewater iets gemakkelijker dan met ¹O8, zodat met toenemende hoeveelheid ijs - er keert dan minder water in de oceaan terug dan er uit verdampt - het ¹O8-gehalte van het oceaanwater toeneemt. Dit effect vertegenwoordigt ongeveer 70% van de fluctuaties in de oceaancurve: de overige 30% komt op rekening van de temperatuur.

De uitwerking van de astronomische factoren op het klimaat is op verschillende geografische breedte verschillend. Milankovitch was zich daar zeer goed van bewust: hij voerde zijn berekeningen uit voor zestien breedtegraden tussen 75ß8 noorderbreedte en 75ß8 zuiderbreedte.

De temperatuurcurve van Devils Hole is, met de beperking van haar datering, een betrouwbaar en belangrijk nieuw gegeven. Zij leert ons vooral hoe ingewikkeld de vertaling is van de aan de bovenzijde van de atmosfeer ontvangen zonnestraling in het klimaat aan het aardoppervlak.

    • A. Brouwer