Vlad Krasen
0 
3753
553
Massale tektonische botsingen in de tropen hebben mogelijk de laatste drie grote ijstijden op aarde veroorzaakt.
Vóór elk van deze ijstijden, ontdekte nieuw onderzoek, botsingen tussen continenten en eilandbogen bouwden lange bergketens op de tropische breedtegraden. Deze bergen hebben misschien de weg geëffend voor een verkoelend klimaat: terwijl ze in de zeeën geërodeerd zouden hebben, zouden ze de chemie van de oceaan hebben veranderd, zodat deze meer koolstof uit de atmosfeer had kunnen opnemen. Omdat atmosferische koolstof warmte vasthoudt, vertaalt zich minder koolstof in de lucht naar koudere temperaturen, waardoor ijskappen en gletsjers kunnen ontstaan.
"Dit zou een eenvoudig tektonisch proces kunnen opleveren dat verklaart hoe de aarde ijstijden in en uit gaat", zei co-auteur Oliver Jagoutz, een professor in de geologie aan het Massachusetts Institute of Technology. [De 8 grootste mysteries van de aarde]
Een korte geschiedenis van ijs
Tijdens het Phanerozoïcum, dat de afgelopen 540 miljoen jaar beslaat, was de aarde 75 procent van de tijd ijsvrij, zelfs op de noord- en zuidpool. Maar de planeet heeft ook drie ijstijden of ijstijden meegemaakt, waarin er ten minste enkele permanente ijskappen bestonden. De eerste was in de late Ordovicium-periode, 455 miljoen tot 440 miljoen jaar geleden, toen de eerste kaakvissen bezig waren met evolueren. De tweede was in het Perm-Carboon, 335 miljoen tot 280 miljoen jaar geleden, het tijdperk van amfibieën en vreemde zoogdierachtige reptielen zoals de dimetrodon. De laatste ijstijd is aan de gang. Het begon ongeveer 35 miljoen jaar geleden, toen de moderne Antarctische ijskappen zich voor het eerst vormden.
Kleinere ijstijden, zoals de ijstijd die ongeveer 11.700 jaar geleden eindigde, zijn niet het onderwerp van deze studie. Korte vorderingen en terugtrekkingen van de gletsjers hebben plaatsgevonden vanwege variaties in de baan van de aarde die de warmte van de zon herverdelen, vertelde Jagoutz. De verwarrende vraag is waarom de aarde ijzige periodes heeft, punt.
"Het lijkt erop dat de klimaattoestand waarin de aarde verkeert, heter is dan nu, en deze ijstijden zijn ongebruikelijk", zei Jagoutz. "En als ze ongebruikelijk zijn, moet er iets specifieks gebeuren."
Botsing en erosie
Jagoutz en zijn collega's geloven dat "iets specifieks" de vorming van bergketens in de tropen is.
Op het eerste gezicht lijkt het misschien vreemd dat tropische bergen een ijstijd kunnen creëren. Maar de atmosfeer, de oceanen en het land zijn allemaal met elkaar verbonden. Continentale korst bevat veel silicaatmineralen. Wanneer deze silicaatzware gesteenten eroderen en oplossen in de oceanen, maken ze het zeewater alkalischer of basischer. Koolstofdioxide uit de atmosfeer lost gemakkelijk op in dit alkalische zeewater. Hoe alkalischer het is, hoe meer koolstof de oceaan kan bevatten.
Momenteel overtreft het menselijk gebruik van fossiele brandstoffen het vermogen van de oceaan om koolstof vast te houden. In de afgelopen 200 jaar is zeewater 30 procent zuurder geworden. Miljoenen jaren geleden hebben enorme gebeurtenissen in het bouwen van bergen misschien precies het tegenovergestelde gedaan, waardoor de oceaan meer alkalisch werd. Vooral tropische bergen zouden het werk efficiënt hebben gedaan. De tropen zijn nat, dus erosie vindt snel plaats, en de rotsen die door tropische tektoniek omhoog worden geduwd, zijn rijk aan gemakkelijk oplosbaar magnesium en calcium..
Het idee dat tropische erosie het klimaat zou kunnen hebben beïnvloed, was niet nieuw, maar Jagoutz en zijn team waren de eersten die een database verzamelden van alle geologische gegevens van deze grote tektonische botsingen en deze vergeleken met het begin van ijstijden. Ze ontdekten dat over het Phanerozoïcum de lengte van de actieve botsingsgebieden tussen oceanische en continentale platen - genaamd "hechtingen" - varieerde van nul tot 18.640 mijl (30.000 kilometer). Elk van de belangrijkste ijstijden werd voorafgegaan door een piek in de lengte van deze actieve botsingen in de tropen, toen de hechtingen tussen de 6.214 mijl en 18.640 mijl (10.000 en 30.000 km) lang waren.
"Elke keer dat je een ijstijd had, had je in de tropen een langere hechtingszonelengte", zei Jagoutz.
Geologische tijd
De geologische sporen die deze oude botsingen achterlaten, worden ofiolieten genoemd, dit zijn oceanische, vulkanische rotsen die bovenop een continentale korst worden gestoken. De onderzoekers zagen geen van deze uitersten ophioliet in tijden dat de aarde niet ijskoud was. En het waren ofiolieten in de tropen, of streken op minder dan 20 graden noorderbreedte, die belangrijk leken voor het koelen van de planeet.
Er zijn andere theorieën over waarom de aarde ijzige perioden heeft, zei Jagoutz, namelijk dat vulkanische activiteit varieert, waarbij meer of minder koolstof in de atmosfeer wordt gepompt. Maar de gegevens over de geschiedenis van het vulkanisme komen niet altijd overeen met ijstijden, zei hij, en de vulkaantheorie biedt geen goede verklaring waarom ijstijden zowel zouden moeten stoppen als beginnen. De tektonische verklaring doet dat goed: zodra de calcium- en magnesiumrijke bergketens ofwel volledig eroderen of via continentale drift uit de tropen komen, vervaagt hun effect op het klimaat en keert de aarde terug naar zijn typische, zwoele staat.
Jagoutz en zijn collega's hebben een subsidie van de National Science Foundation aangevraagd om hun theorie verder te onderzoeken. Of het nu goed of fout is, tropische bergen zullen de mensheid niet snel redden van door de mens veroorzaakte klimaatverandering. Dit bergopbouwproces vindt plaats gedurende miljoenen jaren, zei Jagoutz, en heeft weinig te maken met het soort variaties dat bepaalt of bijvoorbeeld Miami bewoonbaar is of wordt overspoeld door stijgende zeeën. Sommige onderzoekers hebben echter nagedacht over geo-engineering-schema's die calcium- of magnesiumrijke rotsen zouden vermalen en in de tropische oceanen zouden verspreiden, zei hij, of kooldioxide in soortgelijke rotsen zouden injecteren..
"Mensen willen dit van nature voorkomende proces gebruiken om te helpen bij door de mens veroorzaakte klimaatverandering, [maar [er zijn veel problemen met hem, zoals hoe krijg je dit proces op een tijdschaal die relevant is voor mensen?" Zei Jagoutz. "Dat is erg moeilijk."
Het onderzoek verschijnt vandaag (14 maart) in het tijdschrift Science.
- 7 manieren waarop de aarde in een oogwenk verandert
- Earth Quiz: Mysteries of the Blue Marble
- Infographic: hoogste berg tot diepste oceaangeul
Oorspronkelijk gepubliceerd op .