Sedimentmonsters van de Pacific Highs onthullen 100 miljoen jaar aan milieuverandering

Een drone legt een prachtig beeld vast van de JOIDES Resolution omringd door een regenboog.

Diepezeesedimenten bevatten schatkamers vol informatie over mariene ecosystemen en eerdere klimaatscenario’s, maar blijven onderbestudeerde aanwijzingen voor de milieu-toekomst van de aarde, volgens onderzoekers.

Neem bijvoorbeeld de Stille Oceaan. Het grootste en diepste oceaanbekken op de planeet is een cruciaal onderdeel van veel complexe ecologische systemen, waaronder de koolstofcyclus. Ondanks zijn enorme invloed is veel van wat wetenschappers weten over de Stille Oceaan gebaseerd op slechts enkele continue lange sedimentkernrecords die in de afgelopen vijf decennia zijn verzameld, zegt Elizabeth Griffith, coauteur van een nieuw artikel en professor in de aardwetenschappen aan de Ohio State University.

“Het is gemakkelijk om te vergeten dat twee derde van onze planeet bedekt is met zout water, vooral als je niet dicht bij de kust woont,” zegt Griffith. “Het is ook moeilijk te beseffen hoeveel van deze oceaan we nog niet hebben verkend.”

Het commentaarartikel is recent gepubliceerd in het tijdschrift Paleoceanography and Paleoclimatology.

In de afgelopen decennia kon het bestuderen van de fysieke omgeving van de diepe oceaan een uitdagende onderneming zijn, deels vanwege de moeilijkheid en de tijd die nodig is om deze donkere en onontdekte diepten te bereiken. Gelukkig vertrouwen wetenschappers tegenwoordig grotendeels op wetenschappelijk oceaandringen om belangrijke mariene monsters te verzamelen, een proces dat gespecialiseerde schepen omvat die gebruikmaken van geavanceerde technologie om sedimentkernen van de oceaanbodem te boren en te extraheren.

Afhankelijk van waar sedimentkernen worden verzameld, kunnen wetenschappers veel nieuwe dingen leren over de geschiedenis en dynamiek van de aarde. Bijvoorbeeld, monsters die zijn opgehaald uit gebieden die bekend staan als Pacific Highs, onderwater ondiepe geologische kenmerken die het potentieel hebben voor goed bewaarde paleoceanografische records, hebben wetenschappers geholpen belangrijke onderzoeksvragen te beantwoorden over onderwerpen zoals de evolutie van het leven, eerdere uitstervingsgebeurtenissen, de tektonische en vulkanische geschiedenis van de aarde evenals kleine veranderingen in zijn baan.

Hoewel slechts acht van deze locaties, gevonden in het centrale en westelijke deel van de Noordelijke Stille Oceaan, ooit zijn verkend met moderne boortechnologieën, bieden ontdekkingen in deze gebieden waardevolle inzichten in enkele van de meest dynamische milieuveranderingen van de afgelopen 100 miljoen jaar, zegt Griffith.

“Wanneer je extrapoleert vanuit zo’n enorme tijds- en ruimtelijke schaal, heb je meer dan een of twee gegevenspunten nodig om volledige records en grondwaarheidsmodellen te verkrijgen,” voegt ze eraan toe.

Toch, terwijl de wereldwijde temperaturen blijven stijgen en kernen die van deze locaties zijn verzameld uitgeput zijn van materiaal dat kan helpen belangrijke gebeurtenissen te onthullen, is nieuwe data nodig om toekomstige klimaatmodellen continu te verbeteren en ons begrip van de complexe levenssystemen van de aarde te transformeren.

Om onderzoeksvragen beter te prioriteren die het beste kunnen worden beantwoord door toekomstige ontdekkingen met oceaandringen, hield de internationale wetenschappelijke oceaandringgemeenschap in oktober 2024 een workshop aan de Stone Laboratory van de Ohio State University.

De deelnemers bepaalden dat om de ocean discovery science vooruit te helpen, wetenschappers zowel korte- als langetermijnplannen moeten opstellen voor het recupereren van deze sedimenten. “Een van de voordelen van de oceaandringgemeenschap is altijd geweest dat het een grotere inspanning is,” zegt Griffith. “Er is steun voor het idee dat we grote vragen beantwoorden op een schaal die je gewoon niet kunt doen in een enkel laboratorium of met een kleine groep mensen.”

Over het geheel genomen suggereren onderzoekers dat toekomstige reconstructies van de milieustadia van de aarde meer data zullen vereisen, aangezien hiaten in de ruimtelijke en temporele datadekking de mogelijkheid van de gemeenschap om verschillende hypothesen te testen en modelsimulaties van het gedrag van de Stille Oceaan tijdens verschillende klimaatstaten te valideren, belemmeren. Opmerkelijk is dat bestaande sedimentkernmaterialen te erg zijn afgebroken om enkele nieuwe technieken toe te passen om deze modellen te testen.

Het artikel merkt ook op dat de tijd nemen om diep in de lang begraven geheimen van onze oceaanbodems te graven, ook nuttig zal zijn in het voorspellen van wat de klimaato toekomst van morgen zou kunnen inhouden, zegt Griffith. “Warme periodes in de recente geschiedenis van de aarde kunnen ons iets vertellen over toekomstige omstandigheden op aarde en hoe het leven op die veranderingen zal reageren,” zegt ze.

Desondanks, terwijl expedities met boorschepen wetenschappers in staat stellen enkele van de meest uitdagende omgevingen van de aarde te bestuderen, vereisen ze ook enorme hoeveelheden gecoördineerde internationale samenwerking. Wetenschap rond oceaandringen moet deze kansen uitbreiden om te groeien, maar met het recente verlies van een Amerikaanse riserless boorschip maken wetenschappers van de volgende generatie zich zorgen dat het verliezen van toegang tot cruciale data nu het veld in gevaar kan brengen.

“Werken met legacy-kernmateriaal is een cruciaal onderdeel van mijn onderzoek, maar het zal nooit de ervaring kunnen repliceren van het zeilen op een diepzeewetenschappelijke boorexpeditie en het bevorderen van internationale samenwerking op zee,” zegt Batoul Saad, coauteur van het artikel en Ph.D.-student in aardwetenschappen aan Ohio State.

Terwijl leiders uit de particuliere en publieke sector werken aan het behouden van federale onderzoeksfinanciering in de VS, suggereren wetenschappelijke experts dat er nieuwe kansen moeten worden geïdentificeerd om internationale, collaboratieve wetenschap uit te breiden en de wetenschap van oceaandringen te helpen ondersteunen. “Als individuen houdt veel van het werk ter ondersteuning van de wetenschap in dat je gewoon nieuwsgierig moet zijn naar de planeet waarop we leven en die ons in stand houdt,” zegt Griffith. “Zodra je nieuwsgierig bent, leidt het realiseren van hoeveel je invloed hebt op je omgeving tot betere beslissingen en nieuwe wetenschappelijke ontdekkingen.”