Deze week verscheen er à©à©n artikel in Nature (8 juni) en à©à©n in Science (10 juni) met nieuwe inzichten over klimaatsveranderingen in het verleden als gevolg van toenemend broeikasgas concentratie in de atmosfeer. De publicaties zijn het resultaat van boringen in de sedimentlagen op de Walvis Rug in de zuidelijke Atlantische Oceaan in het voorjaar van 2003. Deze boringen vonden plaats binnen de internationale organisatie Ocean Drilling Program (ODP), die recentelijk is overgegaan in het Integrated Ocean Drilling Program (IODP).
Onder de wetenschappers die aan dit onderzoek deelnamen, bevonden zich de geoloog Lucas Lourens en bioloog Appy Sluijs (beiden van de Universiteit Utrecht) en paleoceanograaf Dick Kroon (Vrije Universiteit Amsterdam, co-leider expeditie). Alle drie zijn verbonden aan het Darwin Centrum voor Biogeologie. Lucas Lourens en Appy Sluijs zijn daarnaast ook verbonden aan het Utrecht Centrum voor Geowetenschappen. De Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO) financiert de Nederlandse inbreng binnen het Ocean Drilling Program.
Broeikasgas
Klimaatmodellen voorspellen dat de aarde de komende eeuw opwarmt als gevolg van de toename van koolstofdioxide (CO2) concentratie in de atmosfeer, dat resulteert in een versterkt broeikaseffect. Uit onderzoek naar de chemische en biologische eigenschappen van boorkernen uit de oceaanbodem is gebleken dat vergelijkbare klimaatveranderingen in het verleden vaker zijn voorgekomen, bijvoorbeeld op de grens tussen de tijdperken Paleoceen en Eoceen, ongeveer 55 miljoen jaar geleden.
Eà©n van de hypotheses voor de broeikasgas toename destijds wordt gezocht in het vrijkomen van methaangas (CH4) dat zich onder normale omstandigheden als een bevroren materie (methaan hydraten) in de oceaanbodem bevindt. Door een initiële toename van de temperatuur ontdooiden deze hydraten, kwam dit methaan vrij en werd vervolgens in de atmosfeer omgezet tot CO2. Deze periode is waarschijnlijk de warmste van de afgelopen 90 miljoen jaar en wordt het Paleoceen-Eoceen Thermisch Maximum (PETM) genoemd. De huidige en toekomstige CO2 toename is qua grootte vergelijkbaar met die van 55 miljoen jaar geleden. Het is daarom van groot belang inzicht te krijgen in het PETM en daar lessen uit te trekken voor toekomstige klimaatverandering.
De oceaanbodemboringen in de zuidelijke Atlantische Oceaan hadden als belangrijkste doel het diepzeesediment dat werd afgezet gedurende het PETM nader te onderzoeken over een waterdiepte van ~2km. Uit deze boringen blijkt dat destijds alle kalkskeletjes, die verreweg de grootste bijdrage vormen van sedimenten op de Walvis Rug, gedurende het PETM allemaal zijn opgelost. Daardoor bestaat het sediment van het PETM uit een dieprode kleilaag. Blijkbaar resulteerde de toegenomen CO2 concentratie niet alleen in extreme mondiale temperatuurtoename, maar ook in verzuring van het oceaanwater. Mogelijk heeft deze verandering in het ecosysteem geleid tot het massaal uitsterven van kalkhoudende diepzee organismen tijdens het PETM. De verzuring van de oceanen zal zeer waarschijnlijk in de nabije toekomst ook plaatsvinden, maar zal, doordat de huidige CO2 concentratie sneller toeneemt dan tijdens het PETM, vooral meer effect hebben op de oppervlaktewateren.
Stand van zon en aarde
Een andere belangrijke ontdekking die tijdens het onderzoek naar voren kwam is dat er op de Walvis Rug zich nog een andere kleilaag op 20-30 meter boven het PETM bevindt. Deze laag, Elmo genaamd, vertoont eenzelfde, maar minder extreem verloop als het PETM. De resultaten uit dit onderzoek tonen aan dat de veranderingen in de elliptische baan van de aarde rond de zon er voor gezorgd hebben dat het broeikasgas ten tijde van de PETM en Elmo is vrijgekomen. Hiermee kunnen hypotheses die de oorzaak van het PETM aan bijvoorbeeld een komeetinslag of explosief vulkanisme hebben gekoppeld worden verworpen.
Convenant
Boorexpedities van het IODP zijn van groot belang. Tijdens Bessensap 2005 is dit onderstreept met het ondertekenen van een nieuw convenant door NWO, het Darwin Center voor Biogeologie en de ISES-school voor Solid Earth Sciences voor nieuwe boorexpedities binnen het Integrated Ocean Drilling Project (IODP). Bessensap is dà© jaarlijkse dag waar de pers de wetenschap ontmoet en werd op 24 mei georganiseerd door NWO en de Vereniging Wetenschapsjournalisten Nederland.
bron:NWO