De Noordelijke IJszee was bedekt met tot 900 meter dik plat ijs en was in de afgelopen 150 ten minste twee keer volledig gevuld met zoet water. 000 jaar. Deze verrassende bevinding, gerapporteerd in het laatste nummer van het tijdschrift Natuur , is het resultaat van langdurig onderzoek door wetenschappers van het Alfred Wegener Instituut en het MARUM. Met een gedetailleerde analyse van de samenstelling van mariene afzettingen, de wetenschappers konden aantonen dat zowel de Noordelijke IJszee als de Noordse zeeën in ten minste twee ijstijden geen zeezout bevatten. In plaats daarvan, deze oceanen waren gevuld met grote hoeveelheden zoet water onder een dik ijsschild. Dit water zou dan in zeer korte tijd in de Noord-Atlantische Oceaan kunnen worden geloosd. Dergelijke plotselinge invoer van zoet water zou de snelle klimaatschommelingen kunnen verklaren waarvoor eerder geen bevredigende verklaring was gevonden.

ongeveer 60, 000 tot 70, 000 jaar geleden, in een bijzonder koud deel van de laatste ijstijd, grote delen van Noord-Europa en Noord-Amerika waren bedekt met ijskappen. De Europese ijskap overspande een afstand van meer dan 5000 kilometer, van Ierland en Schotland via Scandinavië naar de oostrand van de Karazee (Arctische Oceaan). In Noord-Amerika, grote delen van wat nu Canada heet, werden begraven onder twee grote ijskappen. Groenland en delen van de kustlijn van de Beringzee waren ook verglaasd. Hoe was de ijssituatie nog verder naar het noorden, in de Noordelijke IJszee? Was het bedekt met dik zee-ijs, of misschien dreven de tongen van deze enorme ijskappen erop, ver buiten de Noordpool?

De wetenschappelijke antwoorden op deze vragen waren tot nu toe min of meer hypothetisch. In tegenstelling tot afzettingen op het land, waar grillige rotsblokken, morenen en gletsjervalleien zijn de voor de hand liggende herkenningspunten van gletsjers, tot nu toe waren er in de Noordelijke IJszee slechts enkele sporen van enorme ijsplaten gevonden. Geowetenschappers van het Alfred Wegener Institute Helmholtz Center for Polar and Marine Research (AWI) en MARUM Center for Marine Environmental Sciences aan de Universiteit van Bremen hebben nu bestaand bewijs verzameld uit de Noordelijke IJszee en de Noordse zeeën, en combineerde het met nieuwe gegevens om tot een verrassende conclusie te komen.

Volgens hun onderzoek de drijvende delen van de noordelijke ijskappen bedekten in de afgelopen 150 grote delen van de Noordelijke IJszee, 000 jaar. Een keer rond de 70, 000-60, 000 jaar geleden en ook ongeveer 150, 000-130, 000 jaar geleden. In beide periodes zoet water verzameld onder het ijs, het creëren van een volledig verse Noordelijke IJszee voor duizenden jaren.

"Deze resultaten betekenen een echte verandering in ons begrip van de Noordelijke IJszee in glaciale klimaten. Voor zover wij weten, dit is de eerste keer dat een volledige opfrissing van de Noordelijke IJszee en de Noordse Zeeën is overwogen - niet slechts één keer, maar twee keer, " zegt de eerste auteur, Dr. Walter Geibert, geochemicus aan het Alfred Wegener Instituut.

Thorium is afwezig in de sedimenten, dus zout water moet afwezig zijn geweest

Hun bevinding is gebaseerd op geologische analyses van tien sedimentkernen uit verschillende delen van de Noordelijke IJszee, Fram Strait en de Noordse zeeën. De gestapelde afzettingen weerspiegelen de klimaatgeschiedenis van de afgelopen ijstijden. Bij het onderzoeken en vergelijken van de sedimentregistraties, de geowetenschappers ontdekten dat een belangrijke indicator ontbrak, altijd in dezelfde twee intervallen. "In zout zeewater, het verval van natuurlijk voorkomend uranium resulteert altijd in de productie van de isotoop thorium-230. Deze stof hoopt zich op op de zeebodem, waar het zeer lang detecteerbaar blijft vanwege de halfwaardetijd van 75, 000 jaar, "Walter Geibert legt uit.

Daarom, geologen gebruiken deze thorium-isotoop vaak als natuurlijke klok. "Hier, zijn herhaalde en wijdverbreide afwezigheid is de weggever die ons onthult wat er is gebeurd. Volgens onze kennis, de enige redelijke verklaring voor dit patroon is dat de Noordelijke IJszee in zijn jongere geschiedenis twee keer gevuld was met zoet water - in bevroren en vloeibare vorm, " co-auteur en micropaleontoloog Dr. Jutta Wollenburg, ook van de AWI, verklaart.

Een nieuwe foto van de Noordelijke IJszee

Hoe kan een groot oceaanbekken, door verschillende zeestraten verbonden met de Noord-Atlantische Oceaan en de Stille Oceaan, helemaal vers worden? "Zo'n scenario is waarneembaar als we ons realiseren dat in ijstijden, de zeespiegel wereldwijd tot 130 m lager was dan nu, en ijsmassa's in het noordpoolgebied hebben de oceaancirculatie mogelijk nog verder beperkt, " stelt co-auteur professor Ruediger Stein, geoloog aan de AWI en het MARUM.

Ondiepe verbindingen zoals de Beringstraat of de geluiden van de Canadese archipel waren op dat moment boven zeeniveau, het volledig afsnijden van de verbinding met de Stille Oceaan. In de Noordse zeeën, grote ijsbergen of ijskappen die zich uitstrekten tot op de zeebodem, beperkten de uitwisseling van watermassa's. De stroom van gletsjers, ijs smelt in de zomer, en rivieren die uitmondden in de Noordelijke IJszee bleven grote hoeveelheden zoet water aan het systeem leveren, minimaal 1200 kubieke kilometer per jaar. Een deel van dit bedrag zou via de Noordse zeeën door de schaarse smalle diepere verbindingen in de Groenlands-Schotse rug naar de Noord-Atlantische Oceaan zijn geforceerd, waardoor zout water niet verder naar het noorden kan doordringen. This resulted in the freshening of the Arctic Ocean.

"Once the mechanism of ice barriers failed, heavier saline water could fill the Arctic Ocean again, " Walter Geibert says. "We believe that it could then quickly displace the lighter freshwater, resulting in a sudden discharge of the accumulated amount of freshwater over the shallow southern boundary of the Nordic Seas, the Greenland-Scotland-Ridge, into the North Atlantic."

A concept that assumes that enormous amounts of freshwater were stored in the Arctic Ocean and available for rapid release would help understanding the connection between a range of past climate fluctuations. It would also offer an explanation for some apparent discrepancies between different ways of reconstructing past sea levels. "The remains of coral reefs have pointed to a somewhat higher sea level in certain cold periods than reconstructions from Antarctic ice cores, or reconstructions from the calcareous shells of small marine organisms, would suggest, " explains Walter Geibert. "If we now accept that freshwater may not only have been stored in solid form on land, but some of it also in liquid form in the ocean, the different sea level reconstructions agree better and we can reconcile the location of the coral reefs with calculations of the freshwater budget."

Freshwater release from the Arctic Ocean might also serve as an explanation for some abrupt climate change events during the last glacial period. During such events, temperatures in Greenland could rise by 8-10 degree centigrade within a few years, only returning to the original cold glacial temperatures over the course of hundreds or thousands of years. "We see an example here of a past Arctic climate tipping point of the Earth system. Now we need to investigate in more detail how these processes were interconnected, and evaluate how this new concept of the Arctic Ocean helps in closing further gaps in our knowledge, in particular in view of the risks of manmade climate change, " says Walter Geibert.