De timing van de glaciaal-interglaciale cycli van het Midden-Pleistoceen en de feedbackmechanismen tussen klimaatveranderingen en aardoppervlakprocessen zijn nog steeds slecht begrepen. Dit is grotendeels te wijten aan het feit dat chronologische gegevens van sedimentarchieven die periglaciale, maar ook mogelijk warmere klimaatperioden, zijn tot nu toe zeer schaars.

"De Kwartair-sedimenten in Midden-Duitsland zijn perfecte archieven om de klimaatveranderingen te begrijpen die zich de afgelopen 450 in de regio hebben voorgedaan, 000 jaar", zegt co-auteur Tobias Lauer, een geochronoloog aan het Max Planck Instituut voor Evolutionaire Antropologie. "Dit komt omdat alle sedimenten die de ijsvooruitgang en terugtrekking van Scandinavische gletsjers in Europa vertegenwoordigen, hier bewaard zijn gebleven." De sedimenten in de regio, en vooral in het gebied rond de stad Leipzig, zijn buitengewoon goed gedocumenteerd vanwege tienduizenden boringen in de afgelopen decennia en open mijnen die verband houden met bruinkoolwinning.

Bijzonder relevant zijn de rivierafzettingen van lokale rivieren zoals de Weisse Elster en de Saale, die worden bewaard tussen de morenen van de zogenaamde "Elsterian" en "Saalien" ijsvooruitgang. "Vooral de timing van de eerste grote ijstijd is de afgelopen decennia hevig besproken binnen de wetenschappelijke gemeenschap", zegt Lauer. "Door de rivierafzettingen systematisch te dateren, ontdekten we dat de eerste ijsbedekking van Midden-Duitsland tijdens de Elsterische ijstijd (genoemd naar de rivier de Elster) plaatsvond tijdens fase 12 van de mariene isotoop, waarschijnlijk ongeveer 450, 000 jaar geleden, dat is 100, 000 jaar eerder dan eerder werd gedacht." Om deze data te verkrijgen gebruikten de onderzoekers luminescentiedatering, een technologie die bepaalt hoe lang geleden minerale korrels voor het laatst werden blootgesteld aan zonlicht of hitte.

Gereedschap uit het paleolithicum

De rivierafzettingen bevatten ook laag- en middenpaleolithische steenartefacten die belangrijke informatie opleveren over de vroege menselijke verspreiding in Midden-Europa. "De eerste sporen van menselijke bewoning in het paleolithicum in het gebied dateren van ongeveer 400, 000 jaar en zijn hoogstwaarschijnlijk verbonden met de interglaciale periode na de eerste grote ijstijd", zegt co-auteur Marcel Weiss, een archeoloog aan het Leipzig Max Planck Instituut. "Deze sporen worden bewezen door meer dan 6, 000 lagere paleolithische stenen artefacten die waren teruggevonden in de grindgroeven van Wallendorf en Schladebach in Saksen-Anhalt, Duitsland."

Middel-Paleolithische stenen artefacten uit dezelfde regio zijn gecorreleerd met rivierafzettingen gedateerd tussen 300, 000 en 200, 000 jaar geleden en worden geassocieerd met Neanderthalers. Het grind van de Pleistocene rivier wordt afgezet vanaf de top van de reeks in de voormalige bruinkoolmijn Zwenkau, die ten zuiden van Leipzig in Saksen ligt, leverden de oudste artefacten uit het Midden-Paleolithicum op. Deze artefacteninventaris, de stenen werktuigassemblage van "Eythra", staat bekend om zijn talrijke handbijlen en dateert uit ongeveer 280, 000 jaar geleden.

De jongste sedimenten waaruit de onderzoekers de nieuwe data hebben gehaald, behoren tot de zogenaamde Saale-ijstijd (genoemd naar de rivier de Saale). De meest zuidelijke ijsopmars van Scandinavische gletsjers naar Midden-Duitsland vond plaats rond 150, 000 jaar geleden.

Impact op toekomstig onderzoek

"Onze data zullen een grote impact hebben op het begrip van de timing van glaciale cycli en klimaatveranderingen van ijstijd Europa", zeggen de auteurs. "De eerste grote ijstijd had een enorme impact op het milieu en heeft het hele landschap opnieuw gemodelleerd. De nieuw bepaalde leeftijden van de onder- en middenpaleolithische artefacten zullen ons in de toekomst helpen om de manieren te reconstrueren waarop mensen centraal bevolkten of opnieuw bevolkten Duitsland en Midden-Europa na deze grote klimaatimpact."

De nieuwe gegevens zullen wetenschappers ook in staat stellen verder te kijken naar de manier waarop mensen zich aanpasten en reageerden op de klimaatveranderingen tussen koude glacialen en warme interglacialen tijdens het Midden-Pleistoceen tussen ongeveer 450.000 en 150.000 jaar geleden.

De studie is gepubliceerd in Wetenschappelijke rapporten .