Wetenschappers weten al lang dat een vermindering van de stromingen in de Atlantische Oceaan die warm water vanuit de tropen naar het noordelijk halfrond brengen, een abrupte afkoeling veroorzaakte die bekend staat als de jonge Dryas-koude periode bijna 13, 000 jaar geleden, maar de oorzaak van dit fenomeen is niet bewezen.

Nu denkt een team van wetenschappers uit de Verenigde Staten en Canada dat ze het antwoord hebben:toevoer van zoet water van de Laurentide-ijskap die zich terugtrekt uit het Lake Superior-bekken, het creëren van een rivier door de lagere Grote Meren naar de Golf van St. Lawrence en de Noord-Atlantische Oceaan.

De bevindingen zijn belangrijk omdat het opnieuw kan gebeuren, een resultaat van zowel het smelten van de Groenlandse ijskap als een aanzienlijke stijging van zoet water uit het noordpoolgebied door meer regen en sneeuw. De studie laat ook zien hoe gevoelig de Atlantische stroming is voor veranderingen in de aanvoer van zoet water.

De resultaten van het onderzoek zijn online gepubliceerd in Geologie , een publicatie van de Geological Society of America.

"Het is goed gedocumenteerd dat de Atlantische meridionale kantelende circulatie, of AMOC, vertraagd vanwege zoet water, maar er is weinig overeenstemming over hoe, " merkte Anders Carlson op, een geoloog van de Oregon State University en co-auteur van het onderzoek. "Sommige wetenschappers beweren al jaren dat het dit zoetwaterpad is, maar anderen zeggen dat de regio nog steeds bevroren was toen de afkoelingsperiode begon.

"Sommige mensen hebben zelfs gespeculeerd dat een komeet de afkoelingsperiode heeft veroorzaakt. We hebben overtuigend bewijs gevonden, echter, dat het zoet water was - een rivier ter grootte van de Mississippi die uitmondde in de Noord-Atlantische Oceaan."

De sleutel tot de ontdekking van het onderzoeksteam kwam van de bemonstering van rotsblokken in de regio waar de Laurentide-ijskap ooit het noordelijk halfrond domineerde, met een oppervlakte van ongeveer 5 miljoen vierkante mijl en een dikte van 8, 000 tot 10, 000 voet op sommige punten. De laatste ijstijd was maximaal ongeveer 23, 000 jaar geleden en domineerde het landschap totdat het zich begon terug te trekken toen de planeet opwarmde.

De glaciale terugtocht duurde meer dan 10, 000 jaar, Carlson merkte op, maar het "omslagpunt" dat de vermindering van de Atlantische stroom veroorzaakte, kan in één enkele zomer zijn gebeurd.

"Toen de ijskap zich terugtrok, er waren enorme zoetwatermeren die de Mississippi afstroomden naar de Golf van Mexico, "Zei Carlson. "Maar op een gegeven moment, de regio Lake Superior werd ijsvrij en het was alsof een dam werd verwijderd. Dat water verschoof van een zuidelijke afwatering naar een oostelijke afwatering, en in de Noord-Atlantische Oceaan."

Het resultaat was een aanzienlijke afkoeling van de Noord-Atlantische Oceaan die leidde tot lagere temperaturen op het land - wel 10 graden Celsius (of ongeveer 18 graden Fahrenheit) in iets meer dan een eeuw.

Carlson en zijn collega's gingen het veld in om te zien of ze konden achterhalen wanneer het bekken van Lake Superior ijsvrij werd, waardoor de zoetwaterroute naar de Noord-Atlantische Oceaan wordt geopend. Ze bemonsterden rotsblokken in de hele regio om te zien hoe lang ze waren blootgesteld aan kosmische straling. Terwijl die kosmische stralen het kwarts in de rots raken, het splitst de elementen en creëert beryllium-10.

"In wezen hebben we de zonnebrand op de rotsen gemeten, " zei Carlson. "Het kosmische bombardement door neutronen laat een duidelijk beeld achter van wanneer die rotsblokken voor het eerst aan de zon werden blootgesteld. Het bewijs toont aan dat Lake Superior gedeglaceerd was 13, 000 jaar geleden, veel eerder dan eerder werd gedacht."

Het keibewijs werd mogelijk gemaakt door het gebruik van een massaspectrometer, ongeveer zo groot als een basketbalveld aan de Purdue University. De techniek, versnellermassaspectrometrie genoemd, maakt gebruik van een kernfysische deeltjesversneller van een oudere generatie om individuele atomen te meten - in dit geval beryllium-10 - geproduceerd in deze rotsblokken door kosmische straling.

"Deze nieuwe benadering stelt ons in staat om het tijdsbereik van wanneer gebieden ijsvrij worden van millennial-tijdschalen te verkleinen tot enkele eeuwen, " zei Marc Caffee, een Purdue-fysicus en co-auteur van het onderzoek. "Vooruit gaan, het zal ons in staat stellen veel nauwkeuriger te zijn bij het meten van de terugtrekking van ijsmarges en hun relatie tot klimaatverandering. Een sleutel tot het begrijpen van toekomstige klimaatverandering is een gedetailleerd begrip van klimaatveranderingen in het verleden."

Hoewel de resultaten van deze studie een langdurige controverse kunnen oplossen, zeggen de onderzoekers, veel aspecten van de klimaatverandering in het verleden worden nog steeds slecht begrepen. Het kosmische bombardement van oppervlaktematerialen levert een klok op die onderzoekers kunnen gebruiken om oorzaak-en-gevolgrelaties in klimaatveranderingen in het verleden te begrijpen.

Er zou een aanzienlijke toename van de zoetwatertoevoer naar de Noord-Atlantische Oceaan nodig zijn om de stromingen weer te doen keren, Carlson wees erop - het smelten van de Groenlandse ijskap over ongeveer 1, 300 jaar samen met een enorme toename van zoet water uit het noordpoolgebied.

"Modellen laten zien dat naarmate de planeet opwarmt, het noordpoolgebied meer sneeuw zal krijgen in de winter en meer regen in de zomer, " zei Carlson. "De toename van de neerslag is al aan de gang."