De laatste 2,6 miljoen jaar worden gekenmerkt door glaciale cycli, een regelmatige afwisseling van koude en warme periodes. Het wordt algemeen aanvaard dat veranderingen in de concentraties van kooldioxide en andere broeikasgassen in de atmosfeer grotendeels verantwoordelijk waren voor deze natuurlijke schommelingen van koude en warme periodes. Wat precies de toename van kooldioxideconcentraties veroorzaakt die de overgang van een glaciaal stadium naar een warm stadium veroorzaakt, is niet volledig begrepen. Samen met collega's, Dr. Martin Kölling van het MARUM-Centrum voor Mariene Milieuwetenschappen aan de Universiteit van Bremen, heeft een nieuw model ontwikkeld waarin de verwering van pyriet, een veel voorkomend mineraal dat zwavel bevat, speelt een sleutelrol. De resultaten zijn gepubliceerd in het tijdschrift Natuur Geowetenschappen .

Fool's gold is de informele naam voor pyriet, een veel voorkomend mineraal dat gouden kubussen vormt als een kristal, maar een zwarte kleur heeft wanneer het fijn verdeeld is in oceaansedimenten. Bij blootstelling aan de lucht wordt pyriet geoxideerd en vormt een zuur, dat op zijn beurt carbonaatmineralen oplost en het broeikasgas koolstofdioxide (CO ₂ ) in de atmosfeer. Martin Kölling van MARUM heeft de gevolgen van pyrietverwering bestudeerd in de context van de zeespiegelveranderingen die gepaard gaan met glaciale cycli. Zijn berekeningen zijn gebaseerd op het fundamentele feit dat tijdens ijstijden, zeeniveau was meer dan 100 meter lager dan nu. Met zo'n lage zeespiegel, meer dan 20 miljoen vierkante kilometer huidige plank werden blootgesteld aan zuurstof uit de lucht, wat resulteerde in grootschalige verwering van pyriet en het vrijkomen van CO ₂ de atmosfeer in.

Vergeleken met de door de mens veroorzaakte uitstoot van CO ₂ , de door pyriet aangedreven glaciale afgifte was een kleine maar significante hoeveelheid, in dezelfde orde van grootte als vulkanische CO ₂ uitstoot. "Globaal, dit is een hoeveelheid die groot genoeg is om het klimaatsysteem te beïnvloeden, " zegt Kölling. Vooral omdat die CO ₂ emissies vonden systematisch plaats vóór het einde van de ijstijden. "Op basis van onze berekeningen we vermoeden dat dit proces heeft bijgedragen aan het beëindigen van de ijstijden. Pyrietverwering zou een tot nu toe verwaarloosd proces kunnen zijn dat indirect het smelten van gletsjers regelt door het broeikaseffect en zo een snelle zeespiegelstijging mogelijk maakt die het einde van een ijstijd markeert.

Voor het model, Kölling heeft gepubliceerde CO . geanalyseerd en vergeleken ₂ niveaus en reconstructies op zeeniveau van de afgelopen 800, 000 jaar. Met uitzondering van fasen van zeer lage zeespiegel tijdens ijstijden, Kölling en zijn collega's ontdekten dat zeespiegel en koolstofdioxide verrassend goed correleren:als de zeespiegel met één meter stijgt, de CO ₂ inhoud neemt toe met 0,001 promille. In de afgelopen 800, 000 jaar, de zeespiegel is nauw verbonden met het kooldioxidegehalte.

Als de zeespiegel stijgt na een ijstijd, het continentaal plat komt geleidelijk weer onder water te staan, en door de afbraak van organisch materiaal kan zich in de bovenste lagen van het sediment nieuw pyriet vormen. Echter, de duur van de warme periodes is meestal niet voldoende om het oorspronkelijke pyrietgehalte in het schap "aan te vullen". Om deze reden, volgens Kölling en zijn medewerkers, het zogenaamde pyriet verweringsfront, de laag op het continentaal plat waar pyriet oxideert tijdens ijstijden, is met elke ijstijd verder naar beneden gemigreerd. Als resultaat, het zeeniveau waarop pyrietverwering effectief wordt, naar beneden wordt verschoven. Volgens Kölling, dit front ligt momenteel ongeveer 90 meter onder het huidige zeeniveau.

Kölling's model berekent door pyriet aangedreven CO ₂ vrijkomen als functie van de zeespiegel gedurende de laatste drie miljoen jaar. Het geeft ook een verklaring voor de toenemende lengte van ijscycli. Sinds de jaren zeventig, wetenschappers hebben zich afgevraagd waarom, ongeveer een miljoen jaar geleden, de lengte van ijstijdcycli nam toe van ongeveer 41, 000 jaar tot tussen de 80, 000 en 120, 000 jaar. Het is bekend dat de scheefstand van de aardas, die varieert met een periode van 41, 000 jaar, heeft een sterke invloed op het klimaat op aarde. Aangezien er geen sluitende theorie is die verklaart waarom de obliquitycycli van de afgelopen miljoen jaar niet allemaal hebben geleid tot een terugkeer naar een warme periode, de meeste wetenschappers gaan ervan uit dat een miljoen jaar geleden een astronomische cyclus met een periode van ongeveer 100, 000 jaar belangrijker geworden voor het klimaat op aarde. Er bestaan ​​cycli van deze lengte, maar hun directe invloed op het klimaat op aarde is vrij klein, en er was een miljoen jaar geleden geen fundamentele verandering in de astronomische omstandigheden.

Het model van Kölling geeft nu een nieuwe verklaring:ongeveer een miljoen jaar geleden, het verweringsfront van pyriet in de sedimenten over de hele wereld migreerde zo ver naar beneden dat de daling van de zeespiegel binnen een enkele hellingscyclus van de aarde niet langer voldoende was om diep pyriet in de plank bloot te leggen. Dus, bij pyrietverwering kwam geen kooldioxide vrij. De atmosfeer warmde niet voldoende op en, zonder warme periode, het klimaatsysteem kwam in een tweede, schuine koude cyclus terecht. Dit zorgde ervoor dat de zeespiegel ver genoeg daalde om de diepe pyrietverwering te starten die de terugkeer naar een warme periode hielp.