Aarde onderging een snelle en ingrijpende smeltperiode na de laatste wereldwijde ijstijd, blijkt uit nieuw onderzoek

Na de laatste wereldwijde ijstijd onderging de diepbevroren aarde een ingesloten limiet van klimaatverandering en smolt hij tot een slushy planeet. Resultaten van een studie onder leiding van Virginia Tech bieden het eerste directe geochemische bewijs van deze slushy planeet, ook bekend als het “plumeworld ocean” tijdperk, waarin extreem hoge niveaus van kooldioxide de bevroren aarde dwongen tot een massale en snelle smeltperiode.

“Onze resultaten hebben belangrijke implicaties voor het begrijpen van hoe het klimaat en de oceaanchemie van de aarde veranderden na de extreme omstandigheden van de laatste wereldwijde ijstijd,” zei hoofdauteur Tian Gan, een voormalig postdoctoraal onderzoeker aan Virginia Tech. Gan werkte samen met geoloog Shuhai Xiao aan de studie, die op 5 november werd gepubliceerd in de Proceedings of the National Academy of Sciences.

De laatste wereldwijde ijstijd vond plaats ongeveer 635 miljoen tot 650 miljoen jaar geleden, toen wetenschappers geloven dat de globale temperaturen daalden en de poolkappen zich om de hemisferen begonnen te verplaatsen. Het groeiende ijs weerkaatste meer zonlicht weg van de aarde, wat een spiraal van dalende temperaturen in gang zette.

“Een kwart van de oceaan was bevroren door extreem lage kooldioxide niveaus,” zei Xiao, die onlangs werd geïntroduceerd in de National Academy of Sciences.

Toen het oppervlaktewater verzegeld was, stopte een keten van reacties abrupt:

• De watercyclus werd vergrendeld. Geen verdamping en zeer weinig regen of sneeuw.
• Zonder water was er een enorme vertraging in een kooldioxide verbruikend proces dat chemische verwering wordt genoemd, waarbij rotsen eroderen en uiteenvallen.
• Zonder verwering en erosie begon kooldioxide zich in de atmosfeer op te hopen en warmte vast te houden.

“Het was slechts een kwestie van tijd totdat de kooldioxideniveaus hoog genoeg waren om het patroon van ijs te doorbreken,” zei Xiao. “Toen het eindigde, gebeurde dat waarschijnlijk catastrofaal.”

Plotseling begon de hitte zich op te bouwen. De ijskappen begonnen te krimpen, en het klimaat van de aarde keerde zich woedend terug naar druppig en soepachtig. Binnen slechts 10 miljoen jaar fluctueerden de gemiddelde wereldtemperaturen van min 50 tot 120 graden Fahrenheit (min 45 tot 48 graden Celsius).

Maar het ijs smolt niet en mengde zich niet tegelijkertijd met zeewater. De onderzoeksresultaten schetsen een heel andere wereld dan we ons kunnen voorstellen: uitgestrekte rivieren van gletsjerwater die als een omgekeerde tsunami van het land naar de zee stroomden, en zich vervolgens ophoopten bovenop extra zout, extra dicht oceaanwater.

De onderzoekers testten deze versie van de prehistorische wereld door een set carbonaatstenen te bestuderen die zich vormden toen de wereldwijde ijstijd ten einde liep. Ze analyseerden een bepaalde geochemische handtekening, de relatieve overvloed van lithiumisotopen, vastgelegd in de carbonaatstenen. Volgens de plumeworld ocean-theorie zouden de geochemische handtekeningen van zoetwater sterker zijn in rotsen die zich onder invloed van nabijgelegen smeltwater vormden dan in de rotsen die zich offshore, onder de diepe, zoute zee vormden—en dat is precies wat de onderzoekers waarnamen.

De bevindingen brengen de limiet van milieuverandering beter in beeld, zei Xiao, maar ze bieden onderzoekers ook extra inzicht in de grenzen van de biologie en de veerkracht van het leven onder extreme omstandigheden—heet, koud en slushy.