Nieuwe bevindingen vandaag gepubliceerd in de Proceedings van de National Academy of Sciences van de Verenigde Staten van Amerika (PNAS) door Professor Joseph R. McConnell van het Desert Research Institute (DRI), doctoraat, en collega's documenteren een 192-jarige reeks vulkaanuitbarstingen op Antarctica die samenviel met versnelde deglaciatie rond 17, 700 jaar geleden.

"Gedetailleerde chemische metingen in Antarctische ijskernen laten zien dat enorme, halogeenrijke uitbarstingen van de Takahe-vulkaan in West-Antarctisch gebied vielen precies samen met het begin van de snelste, wijdverbreide klimaatverandering op het zuidelijk halfrond tijdens het einde van de laatste ijstijd en het begin van toenemende mondiale broeikasgasconcentraties, "volgens McConnell, die leiding geeft aan het ultra-trace chemische ijskernanalyselaboratorium van DRI.

Klimaatveranderingen die begonnen ~17, 700 jaar geleden omvatte een plotselinge poolwaartse verschuiving in westelijke winden die Antarctica omringen met overeenkomstige veranderingen in de omvang van het zee-ijs, oceaancirculatie, en ventilatie van de diepe oceaan. Bewijs van deze veranderingen is te vinden in veel delen van het zuidelijk halfrond en in verschillende paleoklimaatarchieven, maar de aanleiding voor deze veranderingen is grotendeels onverklaard gebleven.

"We weten dat de snelle klimaatverandering op dit moment werd veroorzaakt door veranderingen in zonnestraling en de ijskappen op het noordelijk halfrond, " legde McConnell uit. "Glaciale en interglaciale cycli worden aangedreven door de baanparameters van de zon en de aarde die van invloed zijn op de zonnestraling (intensiteit van de zonnestralen), evenals door veranderingen in de continentale ijskappen en broeikasgasconcentraties."

"We veronderstellen dat deze halogeenrijke uitbarstingen een stratosferisch ozongat boven Antarctica hebben gecreëerd dat, analoog aan het moderne ozongat, leidde tot grootschalige veranderingen in de atmosferische circulatie en het hydroklimaat op het zuidelijk halfrond, " voegde hij eraan toe. "Hoewel het klimaatsysteem al klaar was voor de omschakeling, we stellen dat deze veranderingen de verschuiving in gang hebben gezet van een grotendeels glaciale naar een grotendeels interglaciale klimaattoestand. De kans dat dit toeval was, is verwaarloosbaar."

Verder, de gevolgen van deze uitbarstingen - met verhoogde niveaus van fluorwaterstofzuur en giftige zware metalen - verlengden ten minste 2, 800 kilometer van de berg Takah en bereikte waarschijnlijk het zuiden van Zuid-Amerika.

Hoe werden deze enorme vulkaanuitbarstingen op Antarctica ontdekt en geverifieerd?

Het ijskernlaboratorium van McConnell maakt metingen met hoge resolutie mogelijk van ijskernen die zijn gewonnen uit afgelegen gebieden van de aarde, zoals Groenland en Antarctica. Een dergelijke ijskern, bekend als de West Antarctic Ice Sheet Divide (WAIS Divide) kern werd geboord tot een diepte van meer dan twee mijl (3, 405 meter), en veel ervan werd geanalyseerd in het DRI Ultra-Trace Laboratory op meer dan 30 verschillende elementen en chemische soorten.

Aanvullende analyses en modelleringsstudies die cruciaal zijn om de bevindingen van de auteurs te ondersteunen, werden gemaakt door samenwerkende instellingen in de VS en de wereld.

"Deze precieze, records met hoge resolutie illustreren dat de chemische anomalie die werd waargenomen in de WAIS Divide-ijskern het resultaat was van een reeks uitbarstingen van de berg Takahe, 350 kilometer naar het noorden, " legde Monica Arienzo uit, doctoraat, een assistent-onderzoeksprofessor hydrologie bij DRI die de massaspectrometers beheert waarmee deze elementen kunnen worden gemeten tot zo laag als delen per quadriljoen (het equivalent van 1 gram op 1, 000, 000, 000, 000, 000 gram).

"Er is geen ander dergelijk langdurig record gevonden in de 68, 000 jaar WAIS Divide-record, " merkt Michael Sigl op, doctoraat, die de anomalie voor het eerst observeerde tijdens chemische analyse van de kern. "Stel je het milieu voor, maatschappelijk, en economische gevolgen als een reeks moderne explosieve uitbarstingen vier of vijf generaties aanhoudt op de lagere breedtegraden of op het noordelijk halfrond waar de meesten van ons wonen!"

De ontdekking van deze unieke gebeurtenis in het WAIS Divide-record was niet de eerste indicatie van een chemische anomalie die ~17, 700 jaar geleden.

"De anomalie werd gedetecteerd in veel beperktere metingen van de Byrd-ijskern in de jaren negentig, " merkt McConnell op, "maar wat het precies was of wat het creëerde, was niet duidelijk. De meeste eerdere Antarctische ijskernrecords bevatten niet veel van de elementen en chemische soorten die we bestuderen, zoals zware metalen en zeldzame aardelementen, die de anomalie karakteriseren - dus in veel opzichten waren deze andere onderzoeken blind voor de gebeurtenis op de berg Takahe."

De eerste bevindingen van DRI werden bevestigd door analyse van herhaalde monsters van WAIS Divide, vrijwel identieke resultaten opleveren.

"We hebben ook de chemische anomalie gevonden in ijs van twee andere Antarctische ijskernen, waaronder gearchiveerde monsters van de Byrd Core verkrijgbaar bij de Universiteit van Kopenhagen en ijs van Taylor Glacier in de Antarctic Dry Valleys, " zei Nathan Chellman, een afgestudeerde student die in het laboratorium van McConnell werkt.

Extractie van de WAIS-Divide-ijskern en analyse in het laboratorium van DRI werden gefinancierd door de Amerikaanse National Science Foundation (NSF).

"De WAIS Divide-ijskern stelt ons in staat om elk van de afgelopen 30, 000 jaar sneeuwval in afzonderlijke ijslagen, waardoor een gedetailleerd onderzoek van de omstandigheden tijdens deglaciatie mogelijk wordt, " zei Paul Cutler, Programmamanager glaciologie van NSF Polar Programs. "De waarde van de WAIS Divide-kern als klimaatrecord met hoge resolutie is duidelijk in deze laatste resultaten en is een andere beloning voor de acht jaar durende inspanning om het te verkrijgen."