Een team van EPFL- en Europese onderzoekers heeft een fout ontdekt in de manier waarop de oceaantemperaturen tot nu toe zijn geschat. Hun bevindingen zouden kunnen betekenen dat de huidige periode van klimaatverandering ongeëvenaard is in de afgelopen 100 miljoen jaar.

Volgens de methode die veel wordt gebruikt door de wetenschappelijke gemeenschap, de temperatuur van de oceaandiepten 100 miljoen jaar geleden was ongeveer 15 graden hoger dan de huidige metingen. Deze aanpak, echter, wordt nu uitgedaagd:de temperatuur van de oceaan kan in deze periode in feite relatief stabiel zijn gebleven, die aanleiding geeft tot ernstige bezorgdheid over de huidige niveaus van klimaatverandering. Dit zijn de conclusies van een studie uitgevoerd door een team van Franse onderzoekers van het Franse Nationale Centrum voor Wetenschappelijk Onderzoek (CNRS), Sorbonne University en de Universiteit van Straatsburg, en Zwitserse onderzoekers van het Zwitserse Federale Instituut voor Technologie in Lausanne (EPFL) en de Universiteit van Lausanne. De studie is zojuist gepubliceerd in Natuurcommunicatie .

"Als we gelijk hebben, onze studie daagt decennia van paleoklimaatonderzoek uit, " zegt Anders Meibom, het hoofd van EPFL's Laboratorium voor Biologische Geochemie en een professor aan de Universiteit van Lausanne. Meibom is categorisch:"Oceanen bedekken 70% van onze planeet. Ze spelen een sleutelrol in het klimaat op aarde. Weten in hoeverre hun temperaturen in de loop van de geologische tijd zijn veranderd, is cruciaal als we een beter begrip willen krijgen van hoe ze zich gedragen en om de gevolgen van de huidige klimaatverandering nauwkeuriger te voorspellen."

Inhoud van zuurstof-18

Hoe kon de bestaande methodologie zo gebrekkig zijn? De auteurs van het onderzoek menen dat de invloed van bepaalde processen over het hoofd is gezien. Al meer dan 50 jaar, de wetenschappelijke gemeenschap baseerde haar schattingen op wat ze leerden van foraminiferen, dat zijn de fossielen van kleine mariene organismen die worden gevonden in sedimentkernen die van de oceaanbodem zijn genomen. De foraminiferen vormen kalkhoudende schelpen, testen genoemd, waarbij het gehalte aan zuurstof-18 afhangt van de temperatuur van het water waarin ze leven. Veranderingen in de temperatuur van de oceaan in de tijd zijn daarom berekend op basis van het zuurstof-18-gehalte van de fossiele foraminiferen die in het sediment zijn gevonden. Volgens deze metingen de temperatuur van de oceaan is de afgelopen 100 miljoen jaar met 15 graden gedaald.

Toch zijn al deze schattingen gebaseerd op het principe dat het zuurstof-18-gehalte van de foraminiferenproeven constant bleef terwijl de fossielen in het sediment vastzaten. Inderdaad, tot nu, niets anders aangegeven:er is geen verandering zichtbaar met het blote oog of onder de microscoop. Om hun hypothese te testen, de auteurs van deze laatste studie stelden deze kleine organismen bloot aan hoge temperaturen in kunstmatig zeewater dat alleen zuurstof-18 bevatte. Met behulp van een NanoSIMS (nanoschaal secundaire ionenmassaspectrometer), een instrument dat wordt gebruikt om zeer kleinschalige chemische analyses uit te voeren, ze observeerden vervolgens de opname van zuurstof-18 in de kalkhoudende schelpen. De resultaten tonen aan dat het niveau van zuurstof-18 dat aanwezig is in de foraminifera-tests in feite kan veranderen zonder een zichtbaar spoor achter te laten, daarmee de betrouwbaarheid van hun gebruik als thermometer in twijfel trekken:"Wat perfect bewaarde fossielen leken te zijn, zijn dat in feite niet. Dit betekent dat de schattingen van de paleotemperatuur die tot nu toe zijn gemaakt, onjuist zijn, " zegt Sylvain Bernard, een CNRS-onderzoeker aan het in Parijs gevestigde Instituut voor Mineralogie, Materials Physics and Cosmochemistry en de hoofdauteur van de studie.

Opnieuw in evenwicht brengen

Voor het Franse en Zwitserse team van onderzoekers, in plaats van een geleidelijke daling van de oceaantemperatuur in de afgelopen 100 miljoen jaar te laten zien, deze metingen weerspiegelen eenvoudig de verandering in het zuurstof-18-gehalte in de fossiele foraminifera-tests. En deze verandering lijkt het resultaat te zijn van een proces dat her-equilibratie wordt genoemd:tijdens sedimentatie, temperaturen stijgen met 20 tot 30°C, waardoor de foraminifera-tests opnieuw in evenwicht komen met het omringende water. In de loop van ongeveer tien miljoen jaar, dit proces heeft een aanzienlijke invloed op de schattingen van de paleotemperatuur, vooral die op basis van foraminiferen die in koud water leefden. Computersimulaties van de onderzoekers suggereren dat paleotemperaturen in de oceaandiepten en aan het oppervlak van de pooloceaan zijn overschat.

Voor Meibom, de volgende stappen zijn duidelijk:"Om nu de paleotemperaturen van de oceaan opnieuw te bekijken, we moeten deze her-evenwichtigheid zorgvuldig kwantificeren, die te lang over het hoofd is gezien. Daarom, we moeten aan andere soorten mariene organismen werken, zodat we duidelijk begrijpen wat er in de geologische tijd in het sediment is gebeurd." De auteurs van het artikel zijn al hard aan het werk.