Wetenschappers bepalen de timing en duur van een belangrijke hyperthermale gebeurtenis in het Vroeg-Jura
Nieuw onderzoek onthult kortdurende hyperthermale gebeurtenis in het vroege Jura
Wetenschappers hebben door middel van hoge-precisie datering van geologische regio’s bewijs gevonden dat een van de meest significante opwarmingspieken van de afgelopen 500 miljoen jaar een verrassend korte duur had, ongeveer 300.000 jaar. Deze gebeurtenis viel samen met een koolstofgebeurtenis die een half miljoen jaar na een eerdere igneuze episode plaatsvond, die eerder werd gedacht verantwoordelijk te zijn voor de hyperthermale piek. Hun bevindingen zijn gepubliceerd in het tijdschrift Geologie.
De Toarcian oceanische anoxische gebeurtenis (T-OAE), ook wel de Jenkyns-gebeurtenis genoemd, vond ongeveer 183 miljoen jaar geleden plaats, in het vroege Jura en slechts 18 miljoen jaar na de Trias-Jura uitstervingsgebeurtenis, de vierde van de vijf grote uitstervingsgebeurtenissen op aarde. “Hoewel we al behoorlijk wat weten over de soorten milieuveranderingen die gepaard gingen met de opwarming, is de exacte leeftijd en timescale van de Toarcian OAE lange tijd onderwerp van debat geweest,” aldus David Kemp van de China University of Geosciences in Wuhan en hoofdschrijver van het artikel. “Deze kennis is belangrijk voor het vaststellen van de waarschijnlijke oorzaak van de gebeurtenis en voor het bepalen van de opwarmingssnelheden en de bijbehorende milieuveranderingen.”
Deze informatie is niet alleen van belang voor paleoklimatologen en geologen, maar ook voor klimaatwetenschappers die het huidige wereldwijde opwarmingsproces bestuderen en elke informatie die ze uit het verleden kunnen halen gebruiken om de gevoeligheid van ons klimaat te bepalen—hoeveel de oppervlakte van de aarde uiteindelijk zal opwarmen bij een verdubbeling van het kooldioxide in de atmosfeer. Het is ook belangrijk voor andere wetenschappers die de watercyclus van de aarde, veranderingen in ijs, oceanen en zeespiegel en hun impact op het leven bestuderen.
“Eerdere schattingen hebben een duur gesuggereerd van ergens tussen de 300.000 jaar tot meer dan één miljoen jaar,” zei Kemp. “Ons onderzoek toont aan dat de gebeurtenis vrij kortstondig was, waarschijnlijk ongeveer 300.000 jaar.” De T-OAE was al bekend als een “hyperthermale” opwarmingsgebeurtenis—significante wereldwijde opwarming van korte duur. Het wordt beschouwd als een van de meest significante hyperthermale gebeurtenissen van de afgelopen 540 miljoen jaar, een periode die bekend staat als het Phanerozoïcum. Gedurende deze periode warmde het zeewater met tot wel 5°C op, vond er wijdverspreide oceanische deoxygenatie (“anoxie”), oceaanverzuring, verhoogde chemische verwering en een snellere hydrologische cyclus plaats. Tijdens de T-OAE vonden ook uitstervingen plaats, vooral van mariene levensvormen.
Om de timescale van de T-OAE en de bron van de opwarming beter te bepalen, gebruikten Kemp en zijn groep hoge-precisie datering van korrels van het mineraal zirkon, gevonden in vulkanische as in gelaagde sedimentaire rotsen in Japan. “Eerder onderzoek had al gesuggereerd dat de gebeurtenis misschien verband hield met vulkanisme,” zei Kemp, “en onze studie biedt overtuigend bewijs voor deze hypothese.”
Als vulkanen uitbarsten, stoten ze een breed scala aan materialen uit: magma, aerosolen zoals zwaveldioxide die de stratosfeer kunnen bereiken, en gassen zoals kooldioxide via openingen. Magma laat ook kooldioxide vrij, dat in de atmosfeer een deel van de warmte vasthoudt die door het aardoppervlak wordt afgegeven en zo een broeikaseffect creëert.
“Het lijkt waarschijnlijk dat de broeikasgasemissies die gepaard gingen met vulkanisme de wereldwijde opwarming tijdens de Toarcian OAE hebben getriggerd,” zei Kemp. (Echter, de huidige extra kooldioxide komt zeker voort uit menselijke verbranding van fossiele brandstoffen; mensen stoten ongeveer 60 keer meer kooldioxide uit dan vulkanen.) “Een manier waarop dit zou kunnen zijn gebeurd,” vervolgde Kemp, “is dat oprijzend magma dat verband hield met het vulkanisme deeltjes van rotsen zoals steenkool en schalie, die veel organisch materiaal bevatten, zou kunnen hebben binnengedrongen,” en de verhitting ervan zou grote hoeveelheden kooldioxide en methaan, een ander krachtig broeikasgas, hebben gegenereerd. “De snelle afgifte van deze gassen aan de atmosfeer zou opwarming hebben veroorzaakt.”
Naast het vinden van een onverwacht korte T-OAE duur van 300.000 jaar (met meetgrenzen van 169.000 jaar tot 407.000 jaar), viel de hyperthermale gebeurtenis samen met het Ferrar grote igneuze provincie (LIP) magmatisme, dat verband hield met de opsplitsing van het supercontinent Gondwana. Een grote igneuze provincie (LIP) is een zeer grote accumulatie van igneuze rotsen, die ontstaat wanneer magma door de aardkorst naar de oppervlakte reist, en ze komen vaak voor in dezelfde periode als massa-uitstervingen en snelle klimaatverandering.
De Karoo LIP begon ongeveer 500.000 jaar voor het begin van de Ferrar LIP; de dateringsmethodologie van Kemp en zijn collega’s is nauwkeurig genoeg om eerder werk te weerleggen dat de Karoo LIP aan de T-OAE opwarming koppelde. In plaats daarvan waren beide gebeurtenissen het gevolg van extrem snel koolstof-uitgasgeving die door hitte tijdens hun respectieve LIPs werd geproduceerd, mogelijk minder dan een millennium in duur. “Onze nieuwe timescale voor de gebeurtenis zal ons helpen om de snelheid en timing van deze emissies beter te begrijpen,” zei Kemp, “en ook de snelheid en timing van de verschillende milieuveranderingen die verband houden met wereldwijde opwarming.” Hij merkt in het bijzonder op dat de snelheid van de merkbare afname van zuurstofniveaus in zeewater tijdens de T-OAE nu kan worden bepaald, en de snelheid van soortenverlies en ecosysteemherstel kan worden gekwantificeerd.
