Wetenschappers speculeren al lang dat het klimaatsysteem van onze planeet nauw verbonden is met de hemelse bewegingen van de aarde.

Het tempo van de meest recente ijstijden, bijvoorbeeld, is toe te schrijven aan veranderingen in de vorm van de baan van onze planeet rond de zon, evenals aan cyclische veranderingen in de helling van de aarde om haar as en haar "top-achtige" wiebelen op die as, die allemaal samen de distributie en intensiteit van zonnestraling beïnvloeden.

Nutsvoorzieningen, het blijkt dat variaties in de axiale helling - wat wetenschappers 'obliquity' noemen - van de planeet significante implicaties hebben voor de opkomst en ondergang van de Antarctische ijskap, de kilometers diepe ijsdeken die enorme hoeveelheden water opsluit die, indien gesmolten, zou de zeespiegel dramatisch verhogen en de kustlijnen van de wereld veranderen.

Deze week schrijven in het journaal Natuur Geowetenschappen , een team onder leiding van Richard Levy van de Nieuw-Zeelandse GNS Science en de Victoria University of Wellington, en Stephen Meyers van de Universiteit van Wisconsin-Madison beschrijft onderzoek dat overeenkomt met het geologische record van het ijs van Antarctica met de periodieke astronomische bewegingen van de aarde. Als we de twee records vergelijken, de Nieuw-Zeelandse en Wisconsin-onderzoekers recapituleren de geschiedenis van de Antarctische ijskap gedurende het grootste deel van de afgelopen 34 miljoen jaar, beginnend toen de ijskap zich voor het eerst vormde.

Het nieuwe perspectief van de Antarctische ijskap wordt ondersteund door een verfijnde beoordeling van de gevoeligheid van het klimaatsysteem van de aarde voor veranderingen in de helling, een krachtig hulpmiddel om de ijzige geschiedenis van Antarctica te onderzoeken.

Het onderzoek is belangrijk omdat het het patroon van groei en verval van de ijskap in de loop van de geologische tijd blootlegt, inclusief de aanwezigheid van zee-ijs, een dunne en fragiele laag bevroren oceaan rond Antarctica. Een kritische bevinding suggereert dat in een wereld die wordt opgewarmd door een groeiende hoeveelheid atmosferische kooldioxide, een verlies van zee-ijs zou waarschijnlijk de cyclische effecten van de helling van de aarde op de ijskap versterken naarmate het oceaanwater warmer wordt. Een verlies van zee-ijs als gevolg van een opwarmend klimaat kan leiden tot instabiliteit van de Antarctische ijskap met ernstige gevolgen voor de wereldwijde zeespiegels.

"Wat deze studie doet, is de groei en het verval van de Antarctische ijskap karakteriseren en licht werpen op wat hem dwingt te veranderen, " legt Meijers uit, een UW-Madison hoogleraar geowetenschappen en een expert in hoe het klimaat reageert op veranderingen in zonnestraling door de astronomische bewegingen van de aarde. "Wat door dit werk en andere studies duidelijk is geworden, is dat de Antarctische ijskap niet alleen daar zit, maar kwetsbaar is voor verval."

Voor het eerst gemeten in de late jaren 1950 door UW-Madison glacioloog Charles Bentley, de West-Antarctische ijskap alleen al bevat genoeg ijs om de zeespiegel met ongeveer 5 meter te laten stijgen. De continentale ijskap is, verreweg, de grootste afzonderlijke ijsmassa op aarde. Op sommige plaatsen mijlen diep en met meer dan 26 miljoen kubieke kilometer ijs. De ijskap is zo zwaar, Bentley en zijn collega's ontdekten, dat een groot deel van de West-Antarctische ijskap op het land ligt, duizenden meters onder zeeniveau, waardoor het op sommige plaatsen een mariene ijskap is.

Mariene ijskappen, let op Levy en Meyers, zijn bijzonder gevoelig voor warmte die wordt geleverd door oceaanstromingen. Snelstromende ijsstromen in het binnenland van West-Antarctica worden ondersteund door drijvende ijsplaten, die - indien afgenomen of verloren - de mogelijkheid vergroten van een op hol geslagen stroom van het zee-ijs van West-Antarctica.

Het nieuwe onderzoek suggereert dat een vermindering van het zee-ijs als gevolg van klimaatverandering de barrière zou aantasten die de ijskap - inclusief de delen ervan onder zeeniveau - op zijn plaats houdt.

"Zee-ijs vormt een barrière tussen de oceaan en het ijs. Als we de doelstellingen voor de uitstoot van koolstofdioxide niet halen en de gemiddelde temperatuur op aarde met meer dan 2 graden Celsius stijgt, het zee-ijs zal afnemen en we springen in een wereld die meer lijkt op die van het begin tot het midden van het Mioceen, " zegt Levy, verwijzend naar een geologisch tijdperk dat ongeveer 14 miljoen jaar geleden eindigde toen de aarde en haar poolgebieden veel gematigder waren, met een atmosfeer vol met kooldioxide en globale temperaturen, gemiddeld, warmer met 3 tot 4 graden Celsius (7 tot 9 graden Fahrenheit).

Om de geschiedenis van de ijskap na te bootsen, Meyers en Levy wendden zich tot de geologische archieven rond Antarctica en koppelden deze aan verder afgelegen diepzee-sedimentkernen die de fossiele schelpen bevatten van in de oceaan levende microscopische organismen die bekend staan ​​als foraminiferen, of fora. De chemie van foramschelpen, zuurstofisotopen in het bijzonder, bevat een handtekening die de eb en vloed van Antarctisch ijs documenteert, Meijers legt uit. Forams die in de diepe oceaan leven, verzamelen isotopen in hun schelpen, en verschillende isotopen van zuurstof kunnen een gedetailleerd chemisch verslag opleveren van de veranderende volumes van de Antarctische ijskap.

Deze geologische gegevens, zeggen Levy en Meyers, suggereren significante variabiliteit in de grootte van de Antarctische ijskap, aangedreven door de voorspelbare veranderingen in de astronomische parameters van de aarde en drempelveranderingen in atmosferische kooldioxideniveaus. Voorafgaand aan dit nieuwe onderzoek, waarom de ijskap op verschillende tijdstippen anders reageerde op dezelfde astronomische cycli, was een raadsel. Het koppelen van die cycli aan een gedetailleerd chemisch verslag suggereert dat verhoogde koolstofdioxide in de atmosfeer en het resulterende verlies van zee-ijs rond Antarctica een grote rol speelden bij het versterken van de effecten van veranderingen in de astronomische bewegingen van de aarde op de duurzaamheid en stabiliteit van het Antarctische ijs Vel.

"Al deze gegevens suggereren dat we moeten kraken en onze uitstoot van broeikasgassen moeten verminderen, " zegt Levy, opmerkend dat in 2017 en 2018 het Antarctische zee-ijs na tientallen jaren van groei is afgenomen. "We willen dat zee-ijs niet kwijtraken."