Zandkorrel‑fossielen in Tasmanië onthullen geschiedenis van klimaatverandering
18.000 tot 11.000 jaar geleden veranderde de hoeveelheid koolstofdioxide in de atmosfeer plotseling. Dit veroorzaakte snelle opwarming van de aarde, het smelten van gletsjers en het einde van de laatste ijstijd.
Het grootste deel van deze plotselinge toename van atmosferisch CO₂ kwam uit de Zuidelijke Oceaan naar Antarctica, wat de rol van dat oceaandeel in de wereldwijde klimaatregeling benadrukt.
We weten echter nog maar weinig over hoe de CO₂‑afgifte uit deze regio veranderde tijdens de overgang naar het einde van de ijstijd. Ons nieuwe onderzoek, gepubliceerd in Nature Communications, onthult hoeveel CO₂ uit de Zuidelijke Oceaan in die periode vrijkwam — en welke oorzaken hiervoor verantwoordelijk waren.
We kwamen tot deze conclusie door de chemie van zandkorrel‑grote fossielen uit kustsedimenten in het zuiden van Tasmanië te onderzoeken.
Modder
Foraminiferen (foraminifera) zijn kleine eencellige organismen, ofwel zwevend in het oppervlaktewater of levend bij de kust. De meesten bouwen schelpen van calciumcarbonaat ter bescherming. Na hun dood worden deze foraminifera‑schelpen afgezet in de modder aan kustgebieden.
Nieuwere generaties schelpen stapelen zich op oudere, zoals het toevoegen van pagina’s aan een boek. Na verloop van tijd creëren deze opeenvolgende schelpen een kustarchief dat miljoenen jaren kan beslaan.
Interessant is dat de samenstelling van het zeewater wordt vastgelegd in de calciumcarbonaatschelp van de foraminiferen. Bij sommige soorten is de concentratie van bepaalde sporenelementen gevoelig voor omgevingsfactoren.
Bijvoorbeeld: de hoeveelheid boor in een soort (hier genoemd CBCIDOIDS Wellstorphi) is gevoelig voor carbonaationen‑concentratie, en de hoeveelheid cadmium bij een andere soort (Holgundina Eleigans) is gevoelig voor fosfaatconcentratie.
Door naar deze sporenelementen in de foraminiferen‑schelpen te kijken, die in stratigrafische volgorde in kustsedimenten voorkomen, kunnen we het verleden van de oceaan vastleggen.
Galerij Wetenschappers gebruiken klimaatmodellen om het toekomstige klimaat te voorspellen. (Copyright 2024 Associated Press. Alle rechten voorbehouden.)
Een enorm metalen druppel
Hoe doen wetenschappers dit? Eerst varen we de oceaan op om sedimentmonsters te verzamelen.
In dit proces wordt een fors metalen buisje in de zeebodem gestoken en vervolgens naar boven gehaald, gevuld met sediment. We brengen die monsters terug naar het laboratorium.
Daar kunnen we per laag informatie uit elke pagina van het ‘boek’ chronologisch onttrekken. De foraminiferen‑schelpen worden uit het sediment gespoeld, de gewenste soorten onder een microscoop geselecteerd, gereinigd en geanalyseerd op hun chemische samenstelling.
Foraminiferen hebben al miljoenen jaren vrijwel overal in de oceaan geleefd. Op basis van hun chemie hebben wetenschappers een continu record van zeewatertemperatuur van de afgelopen 66 miljoen jaar opgebouwd.
Op sommige plaatsen, zoals in de poolgebieden van de Zuidelijke Oceaan, zijn foraminiferen zeldzaam. Hoewel sommige soorten daar leven, is het zeewater vaak zodanig dat hun schelpen niet goed bewaard blijven in kustsedimenten. Het gebrek aan foraminiferen in deze regio vormt daarom een belangrijke uitdaging voor onderzoekers die veranderingen in de interactie tussen oceaan en atmosfeer willen begrijpen.
Van Antarctica tot Tasmanië
Wij kozen ervoor om deze uitdaging te benaderen door sediment te gebruiken dat werd gewonnen op ongeveer 3.300 meter diepte, net ten zuiden van Tasmanië.
Op die diepte is het zeewater ideaal om de chemie van de zuidelijke poolzee te bestuderen. Omdat het koude water daar zinkt, stroomt het noordwaarts en bereikt uiteindelijk de zuidkust van Tasmanië.
De samenstelling van het zeewater — waaronder concentraties van koolstof, fosfaat en zuurstof — verandert langzaam onder de oppervlakte.
Deze veranderingen zijn vaak aan elkaar gerelateerd. Daarom, als we de concentraties op de Tasmanische diepte kunnen bepalen, kunnen we afleiden wat de dichtheden waren in de zuidelijke poolzee.
Gelukkig vonden we op de locatie bij Tasmanië veel foraminiferen‑schelpen in het sediment die geschikt waren voor deze reconstructie.
Reconstructie van oude chemische dichtheden
Met behulp van foraminiferenchemie reconstrueerden we de concentraties van carbonaationen (voornamelijk koolstof), fosfaat en zuurstof aan het einde van de laatste ijstijd, ongeveer 20.000–10.000 jaar geleden. Deze periode staat bekend als de laatste deglaciatie.
Op basis van deze reconstructie berekenden we de hoeveelheid CO₂ die tijdens de deglaciatie uit de zuidelijke poolzee naar de atmosfeer werd uitgestoten.
Een deel van deze CO₂‑toename kwam door biologische processen — de hoeveelheid koolstof die door microscopische organismen in de buurt van het zeewateroppervlak werd benut. Het overige deel was het gevolg van fysische processen — CO₂‑moleculen die rechtstreeks van zeewater naar de atmosfeer ontsnapten.
We ontdekten dat biologische processen dominanter waren in de vroegere fasen van de deglaciatie, terwijl fysische processen meer bijdroegen in latere fasen.
Dus waarom is dit belangrijk?
Klimaatwetenschappers gebruiken modellen om het toekomstige klimaat te voorspellen en de veranderingen in atmosferisch CO₂ uit het verleden te reproduceren.
Onze resultaten bieden doelen om klimaatmodellen aan te toetsen. Een betere reproductie van veranderingen uit het verleden zal de ontwikkeling van klimaatmodellen verbeteren en zo hun vermogen vergroten om toekomstige veranderingen te voorspellen.
Dit helpt ons te begrijpen hoe toekomstige veranderingen in de zuidelijke poolzee de atmosferische CO₂ kunnen beïnvloeden — wat weer van belang is voor mitigatiestrategieën.
Een onderzoeker van Earth Sciences, Australian National University.
Dit artikel is opnieuw gepubliceerd van The Conversation onder een Creative Commons‑licentie. Sleutel