Minder ijstijden door slecht mengende oceaanlagen

Geologie Volgens boorkernonderzoek mengen waterlagen van de Zuidelijke Oceaan al 1,25 miljoen jaar slecht. Zo vertraagde het ijstijdritme.

Gletsjer in het noorden van Spitsbergen
Gletsjer in het noorden van Spitsbergen Foto Getty Images

Een vermindering in oceaancirculatie bij Antarctica heeft er mogelijk toe geleid dat er sinds 1,25 miljoen jaar minder vaak ijstijden voorkomen. Vóór die tijd was er elke 41.000 jaar een extreem koude periode, maar daarna nog maar elke 100.000 jaar. De exacte reden van die omslag is nog steeds een raadsel. Mogelijk is er een link te leggen met waterlagen in de Zuidelijke Oceaan. Dit schreven onderzoekers van de technische universiteit in Zürich vorige week in Science.

2,6 miljoen jaar geleden ontstond er een cyclus waarin er elke 41.000 jaar een ijstijd ontstond, afgewisseld met warmere perioden. Die cyclus heeft te maken met de hoeveelheid zonne-instraling die de aarde ontvangt doordat de as van de aarde wat wankelt en de baan van de aarde rond de zon varieert.

Ergens in het midden-Pleistoceen (tussen 1,25 miljoen en 700.000 jaar geleden) is er ‘iets’ gebeurd waardoor de ijstijdencycli een ander ritme kregen. De periode tussen twee ijstijden werd ruim twee keer zo lang, de ijstijden werden kouder en het CO2-gehalte van de atmosfeer daalde.

Maar wat is de reden? Een van de mogelijke oorzaken is te vinden in de Zuidelijke Oceaan. Oceanen nemen CO2 uit de atmosfeer op, en transporteren dat naar diepere waterlagen, waar het opgeslagen wordt. Alleen bij de Zuidelijke Oceaan komt het CO2-rijke water weer aan het oppervlak en kan het terugkeren in de atmosfeer.

Boorkern

Adam Hasenfratz van de universiteit in Zürich en zijn collega’s keken daarom naar een boorkern uit de bodem van de Zuidelijke Oceaan. In die kern zit 1,5 miljoen jaar aan gefossiliseerde eencellige schelpdiertjes, foraminifera die aan het oppervlak en op de zeebodem leven. Aan de hand van de chemische samenstelling van de kalkskeletjes trok hij conclusies over de temperatuur en het zoutgehalte van het oceaanwater in het verleden.

Hasenfratz vond dat in het midden-Pleistoceen verschillende waterlagen in de Zuidelijke Oceaan minder goed met elkaar mengden. Het oppervlaktewater werd kouder en zoeter, de diepe lagen werden zouter en zwaarder. Door het dichtheidsverschil ontstond er een sterke gelaagdheid in het water. In computermodellen toonde hij vervolgens aan dat het oceaanwater dan minder goed circuleert. Daardoor vertraagt de oceaancirculatie wereldwijd en daarmee ook het warmtetransport vanaf de evenaar richting de polen en dus de ijstijdencyclus. Daarnaast kon veel CO2 uit de atmosfeer oplossen in de bovenste oceaanlagen. En bleef veel oud CO2 in de diepere onderlagen opgesloten waardoor het CO2-niveau van de atmosfeer enorm daalde.

„De theorie is niet nieuw, maar de boorkern levert wel mooie data op die de theorie bevestigen”, zegt paleoklimatoloog Martin Ziegler van de Universiteit Utrecht. Hij was niet bij het onderzoek betrokken. „Waarschijnlijk is de omslag van een 40.000-jarige cyclus naar een 100.000-jarige cyclus niet in een keer gegaan, maar was er sprake van een geleidelijke verandering. Er is eens een drempel overschreden waardoor het tempo van de ijstijdencycli veranderde.”

    • Anne Martens