Ongeveer 466 miljoen jaar geleden, lang voor het tijdperk van de dinosauriërs, de aarde bevroor. De zeeën begonnen te bevriezen bij de polen van de aarde, en het nieuwe temperatuurbereik rond de planeet heeft de weg geëffend voor een hausse aan nieuwe soorten die zich ontwikkelen. De oorzaak van deze ijstijd was een mysterie, tot nu toe:een nieuwe studie in wetenschappelijke vooruitgang stelt dat de ijstijd werd veroorzaakt door mondiale afkoeling, veroorzaakt door extra stof in de atmosfeer van een gigantische asteroïde-botsing in de ruimte.

Er drijft altijd veel stof uit de ruimte naar de aarde, kleine stukjes asteroïden en kometen, maar dit stof is normaal gesproken slechts een kleine fractie van het andere stof in onze atmosfeer, zoals vulkanische as, stof van woestijnen en zeezout. Maar toen een 93 mijl brede asteroïde tussen Mars en Jupiter 466 miljoen jaar geleden uit elkaar brak, het creëerde veel meer stof dan normaal. "Normaal gesproken, Aarde wint ongeveer 40, 000 ton buitenaards materiaal per jaar, " zegt Philipp Heck, een conservator van het Field Museum, universitair hoofddocent aan de Universiteit van Chicago, en een van de auteurs van het artikel. "Stel je voor dat je dat vermenigvuldigt met een factor duizend of tienduizend." Om dat te contextualiseren, in een normaal jaar, duizend semi-vrachtwagens aan interplanetair stof vallen op aarde. In de paar miljoen jaar na de botsing, het zou meer zijn als tien miljoen halve finales.

"Onze hypothese is dat de grote hoeveelheden buitenaards stof over een tijdsbestek van minstens twee miljoen jaar een belangrijke rol hebben gespeeld bij het veranderen van het klimaat op aarde, bijdragen aan koeling, ' zegt Heck.

"Onze resultaten laten voor het eerst zien dat dergelijk stof, soms, heeft de aarde dramatisch afgekoeld, " zegt Birger Schmitz van de Zweedse universiteit van Lund, de hoofdauteur van de studie en een onderzoeksmedewerker in het Field Museum. "Onze studies kunnen een meer gedetailleerde, empirisch inzicht in hoe dit werkt, en dit kan op zijn beurt worden gebruikt om te evalueren of modelsimulaties realistisch zijn."

Om erachter te komen, onderzoekers zochten naar sporen van ruimtestof in 466 miljoen jaar oude rotsen, en vergeleek het met kleine micrometeorieten van Antarctica als referentie. "We hebben buitenaardse materie bestudeerd, meteorieten en micrometeorieten, in het sedimentaire record van de aarde, wat betekent rotsen die ooit zeebodem waren, "zegt Heck. "En toen hebben we de buitenaardse materie eruit gehaald om te ontdekken wat het was en waar het vandaan kwam."

Het extraheren van de buitenaardse materie - de kleine meteorieten en stukjes stof uit de ruimte - omvat het nemen van de oude rots en deze behandelen met zuur dat de steen wegvreet en het ruimtemateriaal verlaat. Het team analyseerde vervolgens de chemische samenstelling van het resterende stof. Het team analyseerde ook rotsen van de oude zeebodem en zocht naar elementen die zelden voorkomen in aardrotsen en naar isotopen - verschillende vormen van atomen - die kenmerken vertonen dat ze uit de ruimte komen. Bijvoorbeeld, heliumatomen hebben normaal gesproken twee protonen, twee neutronen, en twee elektronen, maar sommige die uit de zon de ruimte in zijn geschoten, missen een neutron. De aanwezigheid van deze speciale heliumisotopen, samen met zeldzame metalen die vaak in asteroïden worden gevonden, bewijst dat het stof afkomstig is uit de ruimte.

Andere wetenschappers hadden al vastgesteld dat onze planeet rond deze tijd een ijstijd doormaakte. De hoeveelheid water in de oceanen van de aarde beïnvloedt de manier waarop rotsen op de zeebodem zich vormen, en de rotsen uit deze periode vertonen tekenen van ondiepere oceanen - een aanwijzing dat een deel van het water van de aarde vastzat in gletsjers en zee-ijs. Schmitz en zijn collega's zijn de eersten die aantonen dat deze ijstijd synchroon loopt met het extra stof in de atmosfeer. "De timing lijkt perfect te zijn, " zegt hij. Het extra stof in de atmosfeer helpt de ijstijd te verklaren - door zonlicht uit te filteren, het stof zou wereldwijde afkoeling hebben veroorzaakt.

Sinds het stof gedurende ten minste twee miljoen jaar naar de aarde dreef, de afkoeling was geleidelijk genoeg voor het leven om zich aan te passen en zelfs te profiteren van de veranderingen. Een explosie van nieuwe soorten evolueerde als wezens die zich aanpasten om te overleven in regio's met verschillende temperaturen.

Heck merkt op dat hoewel deze periode van wereldwijde afkoeling gunstig bleek voor het leven op aarde, snelle klimaatverandering kan catastrofaal zijn. "In de globale afkoeling die we hebben bestudeerd, we hebben het over tijdschalen van miljoenen jaren. Het is heel anders dan de klimaatverandering veroorzaakt door de meteoriet 65 miljoen jaar geleden die de dinosauriërs doodde, en het is anders dan de opwarming van de aarde vandaag - deze wereldwijde afkoeling was een zacht duwtje. Er was minder stress."

Het is verleidelijk om te denken dat de huidige opwarming van de aarde kan worden opgelost door de stofregen na te bootsen die 466 miljoen jaar geleden de wereldwijde afkoeling veroorzaakte. Maar Heck zegt dat hij voorzichtig zou zijn:"Voorstellen voor geo-engineering moeten zeer kritisch en zeer zorgvuldig worden geëvalueerd, want als er iets misgaat, dingen kunnen erger worden dan voorheen."

Hoewel Heck er niet van overtuigd is dat we de oplossing voor klimaatverandering hebben gevonden, hij zegt dat het voor ons een goed idee is om langs deze lijnen te denken.

"We ervaren de opwarming van de aarde, het valt niet te ontkennen, " zegt Heck. "En we moeten nadenken over hoe we catastrofale gevolgen kunnen voorkomen, of minimaliseer ze. Elk idee dat redelijk is, moet worden onderzocht."