Vulkaan of meteoriet? Nieuw bewijs werpt licht op raadselachtige ontdekking in het Groenlandse ijs

Een verontrustende ontdekking in Groenlands ijskap

Diep onder het ijs van Groenland ligt een intrigerende chemische handtekening die hevige wetenschappelijke discussies heeft aangewakkerd. Een scherpe piek in platina-concentraties, ontdekt in een ijskern (een cilinder van ijs die uit ijskappen en gletsjers is geboord) en gedateerd op ongeveer 12.800 jaar geleden, ondersteunt de hypothese dat de aarde toen werd getroffen door een exotische meteoriet of komeet.

Onze nieuwe onderzoeksresultaten, gepubliceerd in PLOS One, bieden echter een veel alledaagsere verklaring: deze mysterieuze platina-signatuur zou afkomstig kunnen zijn van een vulkanische spleeteruption in IJsland, en niet uit de ruimte. Het tijdstip van deze gebeurtenis is van groot belang. De platina-piek valt samen met het begin van de laatste grote koude periode van onze planeet, het Younger Dryas-evenement, dat duurde van ongeveer 12.870 tot 11.700 jaar geleden en waarin de temperaturen in het noordelijk halfrond dramatisch daalden.

Dit gebeurde juist op het moment dat de aarde aan het opwarmen was na de laatste ijstijd. Inzicht in wat deze koude golf heeft veroorzaakt, kan ons helpen begrijpen hoe het klimaat van de aarde in de toekomst kan veranderen. Wij stellen voor dat deze ijzige fase in de klimatologische geschiedenis van de aarde is veroorzaakt door een grote vulkaanuitbarsting in Duitsland of door de uitbarsting van een onbekende vulkaan.

Een klimaat mysterie

Ijskernen tonen aan dat de temperaturen in Groenland tijdens het millennium-lange Younger Dryas-evenement meer dan 15°C kouder waren dan vandaag. Europa keerde terug naar bijna glaciaire omstandigheden, waarbij toendra de bossen verving die eerder waren begonnen te bloeien. Regenbanden op lage breedtes verschoven naar het zuiden.

De traditioneel aanvaarde verklaring houdt in dat er enorme hoeveelheden zoet water vrij kwamen door het smelten van de Noord-Amerikaanse ijskappen. Deze zoetwaterpuls verstoorde de oceaanstromingen, wat invloed had op de temperaturen. Er zijn echter ook andere onderzoekers die hebben gesuggereerd dat het evenement werd veroorzaakt door een komeet- of asteroïde-impact boven Noord-Amerika.

In 2013 ontdekten onderzoekers die ijskernen analyseerden, geboord als onderdeel van het Groenlandse IJsproject (GISP2), platina-concentraties die ver boven de normale niveaus lagen. De verhouding van platina tot een element genaamd iridium was ook ongebruikelijk, omdat ruimte-objecten meestal hoge niveaus van iridium bevatten, terwijl de piek in de ijskern dat niet deed. De handtekening van de ijskern was heel anders dan alles wat eerder was gezien in bekende meteorieten of vulkanische gesteenten.

De auteurs van het artikel over de ruimte-impact suggereerden dat de ongebruikelijke chemie van het ijs de impact van een ongebruikelijke asteroïde van ijzer zou kunnen weerspiegelen. Een daaropvolgend artikel stelde voor dat de chemie van het ijs de vulkaanuitbarsting van de Laacher See in Duitsland kon reflecteren, die een ongebruikelijke geochemie had en rond die tijd plaatsvond. Om dit idee te testen, verzamelden en analyseerden we 17 monsters van vulkanische puimsteen uit afzettingen die achterbleven na de uitbarsting van Laacher See. We maten platina, iridium en andere sporenelementen om een chemische vingerafdruk van de uitbarsting te creëren.

Onze resultaten waren duidelijk: de puimstenen van Laacher See bevatten vrijwel geen platina, met concentraties onder of net op de detectiegrenzen. Hoewel er wellicht wat platina naar de atmosfeer is ontsnapt voordat het in het gesteente werd gevangen, was de uitbarsting duidelijk niet de bron van de platina-piek in Groenland.

Bovendien, toen we de timing zorgvuldig onderzochten met bijgewerkte chronologieën van ijskernen, ontdekten we dat de platina-piek eigenlijk ongeveer 45 jaar na het begin van het Younger Dryas plaatsvond—te laat om de afkoeling te hebben veroorzaakt. Dit resultaat werd onafhankelijk bereikt, maar was consistent met eerder onderzoek dat hetzelfde vond. Belangrijk is dat de verhoogde platina-concentraties 14 jaar aanhielden, wat wijst op een langdurige gebeurtenis in plaats van een onmiddellijke impact van een asteroïde of komeet.

We vergeleken de chemische handtekening van de ijskern met verschillende andere geologische monsters en ontdekten dat de dichtstbijzijnde overeenkomst met vulkanische gascondensaten was, met name van onderzeese vulkanen. De vulkanen van IJsland kunnen spleeterupties produceren die jaren of zelfs decennia duren, wat overeenkomt met de 14-jarige duur van de platina-piek. Tijdens de smeltfase die voorafging aan het Younger Dryas nam de vulkanische activiteit in IJsland dramatisch toe, omdat het smeltende ijs de druk op de aardkorst verminderde.

Cruciaal is dat onderzeese of subglaciale uitbarstingen op manieren met water interageren die de ongebruikelijke chemie kunnen verklaren. Zeewater kan zwavelverbindingen verwijderen terwijl andere elementen zoals platina in vulkanische gassen worden geconcentreerd. Deze platina-rijke gassen zouden vervolgens naar Groenland kunnen reizen en op het ijskap kunnen worden afgezet, wat de vreemde geochemie verklaart.

Recente onderzoeken naar historische IJslandse uitbarstingen ondersteunen deze mechanismen. De uitbarsting van Katla in de 8e eeuw produceerde een piek van 12 jaar in zware metalen zoals bismut en thallium in Groenlandse ijskernen. De uitbarsting van Eldgjá in de 10e eeuw leidde tot een cadmium-piek in glaciair ijs. Hoewel platina in die studies niet werd gemeten, tonen deze voorbeelden aan dat IJslandse vulkanen regelmatig zware metalen aan de Groenlandse ijskap leveren.

Een rokerig bewijs?

Vanwege de chronologische mismatch heeft welk mechanisme ook verantwoordelijk was voor de platina-piek, het Younger Dryas niet getriggerd. Ons onderzoek benadrukt echter eerdere resultaten die een enorme piek in vulkanische sulfaten in meerdere ijskernen tonen die precies samenvallen met het begin van de afkoeling 12.870 jaar geleden.

Deze uitbarsting, of het nu de uitbarsting van Laacher See of een onbekende vulkaan was, heeft voldoende zwavel in de atmosfeer gebracht om te concurreren met de grootste uitbarstingen in de geregistreerde geschiedenis. Vulkanische uitbarstingen kunnen afkoeling veroorzaken door zwavel in de stratosfeer vrij te geven, wat het binnenkomende zonlicht kan weerkaatsen en mogelijk een cascade van positieve feedbacks kan op gang brengen, waaronder de uitbreiding van zee-ijs, veranderde windpatronen en verstoring van oceaanstromingen, hoewel toekomstig onderzoek dit verder moet verkennen.

De aanzienlijke vulkanische invloed rond het begin van het Younger Dryas—een tijd waarin het klimaat zich al tussen een glaciaire en interglaciale periode bevond—kan de duw hebben gegeven die het klimaat van de aarde terug in een koude staat heeft geduwd.

Het is belangrijk op te merken dat ons onderzoek zich richtte op de platina-piek en andere bewijzen, zoals sferules (sferische fragmenten van gesmolten gesteente) en zwarte matten (mysterieuze donkere lagen in de bodem), voor een buitenaardse impact niet in overweging nam. Dat gezegd hebbende, op basis van onze analyse van de nieuwe resultaten en bestaande gegevens lijkt een grote vulkaanuitbarsting op het noordelijk halfrond de meest voor de hand liggende verklaring voor het Younger Dryas-evenement te zijn.

Het begrijpen van de triggers van het verleden is essentieel om te anticiperen op wat komen gaat. Hoewel de kans op een grote meteorietimpact of vulkanische uitbarsting in een bepaald jaar laag is, is het bijna zeker dat dergelijke gebeurtenissen uiteindelijk zullen plaatsvinden. Weten hoe het klimaat van de aarde in het verleden heeft gereageerd, is dus cruciaal voor de voorbereiding op de gevolgen van het volgende grote evenement.