De Saharawoestijn is een van de zwaarste, meest onherbergzame plekken op aarde, die een groot deel van Noord-Afrika bedekken in zo'n 3,6 miljoen vierkante mijl rots en winderige duinen. Maar het was niet altijd zo desolaat en uitgedroogd. Primitieve rotstekeningen en fossielen die in de regio zijn opgegraven, suggereren dat de Sahara ooit een relatief groene oase was, waar menselijke nederzettingen en een diversiteit aan planten en dieren floreerden.

Nu hebben onderzoekers van het MIT stof geanalyseerd dat de afgelopen 240 voor de kust van West-Afrika is afgezet. 000 jaar, en ontdekte dat de Sahara, en Noord-Afrika in het algemeen, elke 20 jaar tussen een nat en een droog klimaat schommelt, 000 jaar. Ze zeggen dat deze klimatologische slinger voornamelijk wordt aangedreven door veranderingen in de aardas terwijl de planeet om de zon draait, die op hun beurt de verdeling van het zonlicht tussen de seizoenen beïnvloeden - elke 20, 000 jaar, de aarde schommelt van meer zonlicht in de zomer naar minder, en weer terug.

Voor Noord-Afrika, het is goed mogelijk dat, wanneer de aarde wordt gekanteld om maximaal zomerzonlicht te ontvangen bij elke baan rond de zon, deze verhoogde zonnestroom intensiveert de moessonactiviteit in de regio, wat op zijn beurt zorgt voor een natter, "groenere" Sahara. Wanneer de as van de planeet naar een hoek zwaait die de hoeveelheid binnenkomend zomerzonlicht vermindert, moessonactiviteit verzwakt, het produceren van een droger klimaat vergelijkbaar met wat we vandaag zien.

"Onze resultaten suggereren dat het verhaal van het Noord-Afrikaanse klimaat deze 20, 000-jarige slag, heen en weer gaan tussen een groene en droge Sahara, " zegt David McGee, een universitair hoofddocent bij MIT's Department of Earth, Atmosferische en planetaire wetenschappen. "We zijn van mening dat dit een nuttige tijdreeks is om te onderzoeken om de geschiedenis van de Sahara-woestijn te begrijpen en welke tijden goed hadden kunnen zijn voor mensen om de Sahara-woestijn te vestigen en deze over te steken om zich uit Afrika te verspreiden, versus tijden die onherbergzaam zouden zijn zoals vandaag."

McGee en zijn collega's hebben hun resultaten vandaag gepubliceerd in: wetenschappelijke vooruitgang .

Een raadselachtig patroon

Elk jaar, winden uit het noordoosten vegen honderden miljoenen tonnen Saharastof op, een groot deel van dit sediment afzetten in de Atlantische Oceaan, voor de kust van West-Afrika. Lagen van dit stof, opgebouwd over honderdduizenden jaren, kan dienen als een geologische kroniek van de klimaatgeschiedenis van Noord-Afrika:lagen dik met stof kunnen wijzen op droge perioden, terwijl die met minder stof kunnen wijzen op nattere tijdperken.

Wetenschappers hebben sedimentkernen geanalyseerd die zijn opgegraven uit de oceaanbodem voor de kust van West-Afrika, voor aanwijzingen over de klimaatgeschiedenis van de Sahara. Deze kernen bevatten lagen van oud sediment dat in de loop van miljoenen jaren is afgezet. Elke laag kan sporen van Saharastof bevatten, evenals de overblijfselen van levensvormen, zoals de kleine schelpen van plankton.

Analyses uit het verleden van deze sedimentkernen hebben een raadselachtig patroon blootgelegd:het lijkt erop dat de Sahara elke 100 wisselt tussen natte en droge perioden, 000 jaar - een geologische slag die wetenschappers hebben gekoppeld aan de ijstijdcycli van de aarde, die ook elke 100 lijken te komen en gaan, 000 jaar. Lagen met een grotere fractie stof lijken samen te vallen met perioden waarin de aarde bedekt is met ijs, overwegende dat er tijdens interglaciale perioden minder stoffige lagen ontstaan, zoals vandaag, wanneer het ijs grotendeels is teruggetrokken.

Maar McGee zegt dat deze interpretatie van de sedimentkernen schuurt tegen klimaatmodellen, waaruit blijkt dat het Sahara-klimaat moet worden bepaald door het moessonseizoen in de regio, waarvan de sterkte wordt bepaald door de helling van de aardas en de hoeveelheid zonlicht die de moessons in de zomer kan voeden.

"We waren verbaasd over het feit dat deze 20, 000-jarige beat van lokale zomerinstraling lijkt het dominante ding te zijn om de kracht van de moesson te beheersen, en toch zie je in stofregistraties ijstijdcycli van 100, 000 jaar, ' zegt McGee.

Klopt synchroon

Om deze tegenstelling tot op de bodem uit te zoeken, de onderzoekers gebruikten hun eigen technieken om een ​​sedimentkern te analyseren die voor de kust van West-Afrika was verkregen door collega's van de Universiteit van Bordeaux - die slechts een paar kilometer van kernen was geboord waarin anderen eerder een 100 hadden geïdentificeerd, 000 jaar patroon.

De onderzoekers, onder leiding van eerste auteur Charlotte Skoniczny, een voormalig MIT-postdoc en nu een professor aan de Paris-Sud University, onderzochte sedimentlagen die de afgelopen 240 zijn afgezet, 000 jaar. Ze analyseerden elke laag op sporen van stof en maten de concentraties van een zeldzame isotoop van thorium, om te bepalen hoe snel stof zich ophoopte op de zeebodem.

Thorium wordt met een constante snelheid in de oceaan geproduceerd door zeer kleine hoeveelheden radioactief uranium opgelost in zeewater, en het hecht zich snel aan zinkende sedimenten. Als resultaat, wetenschappers kunnen de concentratie van thorium in de sedimenten gebruiken om te bepalen hoe snel stof en andere sedimenten zich in het verleden op de zeebodem ophoopten:in tijden van langzame accumulatie, thorium is meer geconcentreerd, terwijl in tijden van snelle accumulatie, thorium wordt verdund. Het patroon dat naar voren kwam was heel anders dan wat anderen in dezelfde sedimentkernen hadden gevonden.

"Wat we ontdekten was dat sommige stofpieken in de kernen het gevolg waren van een toename van stofafzetting in de oceaan, maar andere pieken waren simpelweg vanwege het oplossen van carbonaat en het feit dat tijdens ijstijden, in dit deel van de oceaan, de oceaan was zuurder en corrosiever voor calciumcarbonaat, "Zegt McGee. "Het lijkt misschien alsof er meer stof in de oceaan is afgezet, wanneer echt, die is er niet."

Nadat de onderzoekers dit verstorende effect hadden verwijderd, ontdekten ze dat wat naar voren kwam in de eerste plaats een nieuwe "beat, " waarin de Sahara om de twintig heen en weer schommelde tussen natte en droge klimaten, 000 jaar, synchroon met de moessonactiviteit in de regio en de periodieke kanteling van de aarde.

"We kunnen nu een plaat produceren die de vooroordelen van deze oudere platen doorziet, en zo te doen, vertelt een ander verhaal, McGee zegt. "We zijn ervan uitgegaan dat ijstijden het belangrijkste zijn geweest om de Sahara droog versus nat te maken. Nu laten we zien dat het voornamelijk deze cyclische veranderingen in de baan van de aarde zijn die natte versus droge perioden hebben veroorzaakt. Het lijkt zo ondoordringbaar, onherbergzaam landschap, en toch is het vele malen gekomen en gegaan, en verschoven tussen graslanden en een veel nattere omgeving, en terug naar droge klimaten, zelfs in de afgelopen kwart miljoen jaar."