De Groenlandse ijskap dankt zijn bestaan ​​aan de groei van een boog van eilanden in Zuidoost-Azië - die zich uitstrekt van Sumatra tot Nieuw-Guinea - in de afgelopen 15 miljoen jaar, een nieuwe studie beweert.

Volgens een analyse van onderzoekers van de Universiteit van Californië, Berkeley, UC Santa Barbara en een onderzoeksinstituut in Toulouse, Frankrijk, toen het Australische continent deze vulkanische eilanden uit de oceaan duwde, de rotsen werden blootgesteld aan regen vermengd met koolstofdioxide, die zuur is. Mineralen in de rotsen losten op en spoelden met de koolstof in de oceaan, genoeg koolstofdioxide consumeren om de planeet af te koelen en grote ijskappen mogelijk te maken boven Noord-Amerika en Noord-Europa.

"Je hebt de continentale korst van Australië die in deze vulkanische eilanden bulldozert, waardoor je echt hoge bergen hebt net ten zuiden van de evenaar, " zei Nicholas Swanson-Hysell, universitair hoofddocent aard- en planetaire wetenschap aan UC Berkeley en senior auteur van de studie. "Dus, je hebt deze grote toename van het landoppervlak dat behoorlijk steil is, in een regio waar het warm en nat is en veel gesteentesoorten die het vermogen hebben om koolstof op natuurlijke wijze vast te leggen."

Ongeveer 15 miljoen jaar geleden begonnen, dit tropische berggebouw trok kooldioxide naar de atmosfeer, het verminderen van de sterkte van het broeikaseffect en het afkoelen van de planeet. Ongeveer 3 miljoen jaar geleden, De temperatuur op aarde was koel genoeg om sneeuw en ijs de hele zomer te laten en uit te groeien tot enorme ijskappen op het noordelijk halfrond, zoals die over Groenland vandaag.

Toen de ijskappen op het noordelijk halfrond groeiden, andere klimaatdynamiek leidde tot een cyclus van glaciale maxima en minima elke 40, 000 tot 100, 000 jaar. Bij het meest recente glaciale maximum, ongeveer 15, 000 jaar geleden, enorme ijskappen bedekten het grootste deel van Canada, de noordelijke delen van de VS, evenals Scandinavië en een groot deel van de Britse eilanden.

"Als het niet voor de koolstofvastlegging was die plaatsvindt op de Zuidoost-Aziatische eilanden, we zouden niet zijn geëindigd met het klimaat met een Groenlandse ijskap en deze glaciale en interglaciale cycli, "Zei Swanson-Hysell. "We zouden deze atmosferische CO . niet zijn overgestoken ₂ drempel om ijskappen op het noordelijk halfrond te initiëren."

De periodieke groei en afname van de noordelijke ijskappen - de cyclus van glaciale maxima en minima - wordt waarschijnlijk uitgesteld, als gevolg van menselijke emissies die de kooldioxideconcentraties in de atmosfeer hebben verhoogd.

"Een proces dat miljoenen jaren heeft geduurd, hebben we in 100 jaar omgekeerd, "Swanson-Hysell zei. "In de komende tien tot honderdduizenden jaren, geologische processen in plaatsen als Zuidoost-Azië zullen CO . opnieuw verminderen ₂ niveaus in de atmosfeer - een tempo dat frustrerend traag is wanneer de mensheid wordt geconfronteerd met de impact van de huidige opwarming van de aarde."

UC Berkeley promovendus Yuem Park, Swanson-Hysell en hun collega's, waaronder Francis Macdonald van UC Santa Barbara en Yves Goddéris van Géosciences Environnement Toulouse, zullen hun bevindingen deze week in het tijdschrift publiceren Proceedings van de National Academy of Sciences .

Verwering van steenvangers koolstof

Geologen hebben lang gespeculeerd over de processen die de planeet periodiek opwarmen en afkoelen, af en toe de hele aardbol met ijs bedekken en er een zogenaamde sneeuwbalaarde van maken.

Toen wetenschappers dat eenmaal beseften, in de loop van miljoenen jaren, tektonische processen verplaatsen landmassa's rond de planeet als enorme puzzelstukjes, ze zochten een verband tussen continentale bewegingen - en botsingen - en ijstijden. Cycli van de baan van de aarde zijn verantwoordelijk voor de 40, 000- of 100, 000-jarige temperatuurschommelingen die de opwarming en afkoeling op lange termijn bedekken.

De opkomst van de Himalaya in Azië op de middelste breedtegraden in de afgelopen 50 miljoen jaar was een uitstekende kandidaat voor afkoeling en het begin van een gletsjerklimaat na een verlengd geologisch interval zonder ijskappen. Een paar jaar geleden, echter, Swanson-Hysell en Macdonald zagen een verband tussen het opbouwen van bergen in tropische gebieden en het begin van tijdsintervallen met ijstijden in de afgelopen 500 miljoen jaar.

in 2017, zij stelden voor dat een grote ijstijd van 445 miljoen jaar geleden werd veroorzaakt door de vorming van bergen in de tropen, en ze volgden dat in 2019 met een meer volledige correlatie van de laatste vier tijdsintervallen van glaciaal klimaat en botsingen tussen continenten en tropische eilandbogen. Ze stellen dat de combinatie van een verhoogde blootstelling van gesteente met mineralen die koolstof kunnen vasthouden en een overvloed aan warme tropische regen, bijzonder effectief is om koolstofdioxide uit de atmosfeer te halen.

Het proces omvat het chemisch oplossen van de rotsen die koolstofdioxide verbruiken, die vervolgens wordt opgesloten in carbonaatmineralen die kalksteen in de oceaan vormen. Het calcium in schelpen dat je op het strand vindt, kan afkomstig zijn uit een tropische berg aan de andere kant van de wereld, Swanson-Hysell zei.

"We hebben een nieuwe database opgebouwd van dit soort bergbouwgebeurtenissen en hebben vervolgens de breedtegraad gereconstrueerd waarop ze plaatsvonden, " zei Swanson-Hysell. "Toen zagen we, Hallo, er is veel afkoeling als er veel van dit type berg wordt gebouwd in de tropen, dat is de Zuidoost-Aziatische setting. De Zuidoost-Aziatische eilanden zijn de beste analogie voor processen die we ook verder in het verleden zien."

Voor de huidige krant Park, Swanson-Hysell en Macdonald werkten samen met Goddéris om nauwkeuriger te modelleren wat het koolstofdioxidegehalte zou zijn bij veranderingen in de grootte van de Zuidoost-Aziatische eilanden.

De onderzoekers hebben eerst de grootte van de eilanden nagebootst terwijl ze in de afgelopen 15 miljoen jaar groeiden, vooral gericht op de grootste:Java, Sumatra, de Filipijnen, Sulawesi en Nieuw-Guinea. Ze berekenden dat de oppervlakte van de eilanden toenam van 0,3 miljoen vierkante kilometer 15 miljoen jaar geleden tot 2 miljoen vierkante kilometer vandaag. UC Santa Barbara afgestudeerde student Eliel Anttila, die een niet-gegradueerde student aard- en planetaire wetenschappen was aan UC Berkeley en co-auteur is van het artikel, bijgedragen aan dit aspect van het onderzoek.

Vervolgens gebruikten ze het GEOCLIM-computermodel van Godderis om te schatten hoe de groei van deze eilanden het koolstofgehalte in de atmosfeer veranderde. Samen met UC Berkeley, postdoctoraal wetenschapper Pierre Maffre, die onlangs zijn Ph.D. in het laboratorium van Godderis, ze hebben het model bijgewerkt om rekening te houden met het variabele effect van verschillende steensoorten. Het model is gekoppeld aan een klimaatmodel om CO . te relateren ₂ temperatuur en neerslag op aarde.

Ze ontdekten dat de toename van het landoppervlak langs de zuidoostelijke rand van de Stille Oceaan overeenkwam met wereldwijde afkoeling, zoals gereconstrueerd uit zuurstofisotoopsamenstellingen in oceaansedimenten. De uit het model afgeleide koolstofdioxidegehalten komen ook overeen met sommige op metingen gebaseerde schattingen, hoewel Swanson-Hysell toegeeft dat het schatten van CO ₂ niveaus van meer dan een miljoen jaar geleden is moeilijk en onzeker.

Op basis van hun model, chemische verwering alleen al op de Zuidoost-Aziatische eilanden verminderde CO ₂ niveaus van meer dan 500 delen per miljoen (ppm) 15 miljoen jaar geleden tot ongeveer 400 ppm 5 miljoen jaar geleden en, Tenslotte, tot pre-industriële niveaus van 280 ppm. De verbranding van fossiele brandstoffen heeft het niveau van koolstofdioxide in de atmosfeer nu verhoogd tot 411 ppm - niveaus die in miljoenen jaren niet op aarde zijn waargenomen.

Terwijl de drempel voor Arctische ijstijd wordt geschat op ongeveer 280 ppm kooldioxide, de drempel voor ijskapvorming op de Zuidpool is veel hoger:ongeveer 750 ppm. Dat is de reden waarom de Antarctische ijskappen veel eerder begonnen te vormen, ongeveer 34 miljoen jaar geleden, dan die in het noordpoolgebied.

Hoewel het model van de onderzoekers niet toelaat om de klimatologische effecten van de opkomst van de Himalaya te isoleren, alleen al hun Zuidoost-Aziatische eilandscenario kan het verschijnen van ijskappen op het noordelijk halfrond verklaren. Ze onderzochten het effect van vulkanische gebeurtenissen die rond dezelfde tijd plaatsvonden, inclusief enorme lavastromen, of vloedbasalt, zoals die in Ethiopië en Noord-Amerika (Columbiaanse vallen). Hoewel de verwering van dergelijke rotsen is voorgesteld als een trigger voor de ijstijd, het model laat zien dat deze activiteit een ondergeschikte rol speelde, vergeleken met de opkomst van de Zuidoost-Aziatische eilanden.

"Deze resultaten benadrukken dat de klimaattoestand van de aarde bijzonder gevoelig is voor veranderingen in de tropische geografie, ’ concluderen de auteurs.

Swanson-Hysell crediteert het France-Berkeley Fund van de campus voor het verstrekken van middelen voor een eerste samenwerking met Goddéris die heeft geleid tot een grote samenwerkingssubsidie ​​van het Frontier Research in Earth Science-programma van de National Science Foundation (NSF) om het onderzoek dat resulteert in dit artikel voort te zetten.

Het Frans-Amerikaanse team is van plan andere ijstijden uit het verleden te modelleren, inclusief die in de Ordovicium periode 445 miljoen jaar geleden dat, in 2017, De voorgestelde Swanson-Hysell en Macdonald werden veroorzaakt door een botsing die vergelijkbaar is met die van vandaag op de Zuidoost-Aziatische eilanden. Die botsing vond plaats tijdens de eerste fase van de bouw van de Appalachen, toen het huidige oosten van de VS in de tropen lag.