Aardse Orbitalen Verbinden Timing van Gigantische Uitbarstingen met Klimaatverandering
Dikke basaltische rotsformaties van de West-Indische Deccan Trap vulkanische rotsen.
Een internationaal team van wetenschappers heeft belangrijke klimaatarchieven uit de Atlantische en Stille Oceaan gesynchroniseerd om de reeks gebeurtenissen te ontrafelen die zich hebben voorgedaan in de laatste miljoen jaar vóór de uitsterving van de dinosauriërs aan de grens van het Krijt/Paleogeen. Voor het eerst onthullen deze nieuwe geochemische archieven met hoge resolutie wanneer en hoe twee belangrijke eruptiefasen van gigantische overstromingsbasaltvulkanisme invloed hadden op het klimaat en de biota in het late Maastrichtien, 66 tot 67 miljoen jaar geleden.
Op tijdschalen van tienduizenden tot miljoenen jaren worden de klimaatdynamica op het aardoppervlak aangedreven door zowel externe als interne processen. De binnenkant van de aarde levert warmte door radioactief verval en chemische verbindingen via vulkanische uitgassing, zoals zwaveldioxide (SO2) en kooldioxide (CO2). Quasiperiodieke veranderingen in de baan van de aarde rond de zon reguleren de hoeveelheid binnenkomende zonnestraling op het oppervlak van de planeet, evenals de verdeling ervan over de breedtegraden, wat invloed heeft op de lengte en intensiteit van de seizoenen. De interactie van beide processen door complexe geochemische interacties op het oppervlak van onze planeet vormt en reguleert het klimaat waarin we leven.
“Net als een metronoom hebben we de ritmische veranderingen in zonnestraling, die in geologische gegevens zijn afgedrukt, gebruikt om geologische klimaatarchieven uit de Zuid-Atlantische en de Noordwest-Pacifische oceaan te synchroniseren. Deze belangrijke gegevens beslaan de laatste miljoen jaar van het Krijt en zijn gesynchroniseerd tot 5.000 jaar of minder, geologisch gezien een knippering van een oog, 66 miljoen jaar geleden,” zegt Thomas Westerhold, de hoofdauteur van het artikel dat is gepubliceerd in Science Advances, van MARUM—Center for Marine Environmental Sciences aan de Universiteit van Bremen.
Om causaliteitsargumenten in de klimaatgeschiedenis van de aarde over verschillende regio’s te ontrafelen, is deze soort synchronisatie essentieel. “Dus, we hadden de geologische gegevens perfect op tijd uitgelijnd en observeerden dat twee belangrijke veranderingen in klimaat en biota tegelijkertijd in beide oceanen plaatsvonden. Maar we moesten een manier vinden om te testen of deze veranderingen werden veroorzaakt door grootschalige vulkanische uitbarstingen die verband hielden met de Deccan Traps in India,” zegt Westerhold.
De tot twee kilometer dikke basaltische rotsen van de Deccan Traps bedekken een groot deel van het westen van India. Deze grootschalige vulkanisme die hele landschappen overstromen, wordt door geowetenschappers aangeduid als Large Igneous Province. Meerdere keren in de geschiedenis van de aarde veroorzaakten deze massale uitstervingsgebeurtenissen van het leven op het oppervlak van de planeet. In het bijzonder kan de vrijlating van vulkanische gassen zoals koolstof en zwaveldioxide tijdens de vorming van de overstromingsbasalten een sleutelrol hebben gespeeld.
“De vorming van de overstromingsbasalten en de daaropvolgende verwering zullen een geochemische vingerafdruk in de oceaan achterlaten. Daarom hebben we de osmiumisotoopsamenstelling van de Zuid-Atlantische en de Noordwest-Pacifische afzettingen gemeten. Ze zouden dezelfde vingerafdruk op hetzelfde moment moeten vertonen,” zegt medeauteur Junichiro Kuroda (Universiteit van Tokyo, Japan), die de geochemische analyses uitvoerde.
“Tot onze verbazing vonden we twee stappen in de osmiumisotoopsamenstelling in beide oceanen, die gelijktijdig waren met de grote eruptiefasen van de Deccan Traps in het late Krijt. En nog verrassender was dat die stappen verschillende invloeden hadden op het milieu, zoals geregistreerd door fossiele resten in de boorkernen,” zegt Westerhold.
De nieuwe gegevens waren moeilijk te begrijpen, maar geochemische modellering hielp om hun geheimen te ontrafelen. “Het volume van de uitgebarsten overstromingsbasalt moet veel groter zijn geweest dan eerder gedacht tijdens deze vroege fase van het Deccan Trap-vulkanisme. En de bijbehorende verschillende emissies van koolstof en zwaveldioxide hadden uiteenlopende effecten op het wereldklimaatsysteem,” zegt Don Penman (Utah State University, VS), die de geochemische modellering uitvoerde.
Volgens de nieuwe bevinding lijkt het waarschijnlijk dat bij het begin van het grote Deccan Trap-vulkanisme, onafhankelijk gedateerd op 66.288 miljoen jaar door radio-isotopische methoden, een eerste impuls met zwavelrijke uitbarstingen plaatsvond, wat de ecosystemen lokaal en mogelijk ook globaal onder druk zette.
