Zuidpoolijs doorstond ooit langdurige warmte

Her en der op aarde zijn nog stranden te vinden van zo’n 400.000 jaar oud die 20 meter boven zeeniveau liggen. Maar dat betekent niet dat toen alle Zuidpoolijs was gesmolten.

De ijskap van Antarctica is warmtebestendiger dan wordt gedacht. Het is aannemelijk te maken dat het oostelijk deel van Antarctica zelfs de langste tussenijstijd van de laatste 500.000 jaar ongeschonden is doorgekomen. De Groenlandse ijskap smolt, het westelijk deel van zuidpoolkap smolt, maar het oostelijk deel niet.

Dat is de strekking van een artikel dat vandaag in Nature is verschenen. Auteurs Maureen Raymo en Jerry Mitrovica weerleggen er de aanwijzingen dat het gemiddeld zeeniveau zo’n 400.000 jaar geleden wel 20 meter hoger lag dan nu. Dat zou impliceren dat alle ijskappen op aarde toen gesmolten waren. Aannemelijker is, schrijven ze, dat het maar een meter of tien hoger lag, en dat dus het oostelijk deel van de zuidpoolkap nog intact was.

De angst voor de gevolgen van het broeikaseffect heeft veel onderzoek aan de stabiliteit van de ijskappen op gang gebracht. Hoogtemetingen uit vliegtuigen en satellieten en zwaartekrachtsmetingen met behulp van de GRACE-satellieten bevestigden dat Groenland en het westelijk deel van Antarctica snel en misschien wel steeds sneller ijs verliezen. De ijsmassa van West-Antarctica is kwetsbaar omdat zij haar basis beneden de zeespiegel heeft. Of de veel hoger gefundeerde ijskap van Oost-Antarctica snel op klimaatverandering kan reageren is onderwerp van debat.

Er valt te berekenen dat het gemiddelde zeeniveau met 3,4 tot 7 meter zou stijgen van het smelten van Groenland en met 3,2 tot 5 meter van westelijk Antarctica. Dat het gemiddeld zeeniveau in een tussenijstijd van 120.000 jaar geleden zo’n 8 meter hoger lag dan nu betekent dus dat toen het oostelijk deel van Antarctica nog intact was.

Op tal van plaatsen op aarde zijn in rotsige kusten oude stranden (‘raised beaches’, mariene terrassen) te herkennen die vele meters boven het huidige zeeniveau liggen. Charles Darwin was de eerste die daar rond 1840 uit afleidde dat de zeespiegel in het geologische verleden vele meters hoger lag dan in de moderne tijd. Hij zag de oude mariene terrassen in Patagonië tijdens zijn vermaarde reis met de Beagle (1831-1836).

Raymo en Mitrovica concentreren zich op eilanden van de Bermuda’s en de Bahama’s. Daar worden sporen van prehistorisch strandleven op 18 tot 20 meter boven zeeniveau aangetroffen. Die sporen (schelpresten en dergelijke) zijn zo’n 400.000 jaar oud en stammen uit een langdurende tussenijstijd die met MIS 11 wordt aangeduid. Er zijn twee verklaringen voor de hoge positie aangevoerd: de schelpen zijn er gebracht door een reuzentsunami. Of ze zijn het bewijs dat destijds ook het ijs van Oost-Antarctica was gesmolten.

Van belang is, noteren de auteurs, dat fossiele resten van strandleven die even oud zijn (400.000 jaar) elders op aarde veel minder hoog aan de kust voorkomen. Dit is alleen te begrijpen door rekening te houden met bewegingen in de ‘visco-elastische’ aardmantel die optreden als de druk van de zware ijskappen aan het eind van een ijstijd begint weg te vallen. Onder de voormalige ijskap veert de aardkorst omhoog (‘post glacial rebound’), maar langs de randen van de verdwenen ijsmassa zakken mantel en bovenliggende korst juist dieper weg. De Bahama’s en Bermuda’s liggen net in zo’n randgebied.

De bewegingen in de aardmantel onder invloed van het komen en gaan van ijskappen zijn al lang bekend en becijferd. Maar Jerry Mitrovica ontwikkelde in 2005 een fysisch model dat de reacties van de mantel beter beschrijft dan elk eerder model. Voor de Bermuda’s en de Bahama’s voorspelt het precies de tien meter zeebodemdaling die aan alle verwarring een einde maakt.