Wetenschappers hebben een fascinerend nieuw inzicht ontdekt in wat de oorzaak was van een van de snelste en meest dramatische gevallen van klimaatverandering in de geschiedenis van de aarde.

Een team van onderzoekers, geleid door Dr. Sev Kender van de Universiteit van Exeter, hebben een cruciale doorbraak bereikt in de oorzaak van het Paleoceen-Eoceen Thermal Maximum (PETM) - een extreme opwarming van de aarde die ongeveer 150 duizend jaar duurde en waarbij de temperatuur aanzienlijk steeg.

Hoewel eerdere studies hebben gesuggereerd dat vulkanische activiteit heeft bijgedragen aan de enorme CO ₂ emissies die de snelle klimaatverandering veroorzaakten, de trigger voor de gebeurtenis is minder duidelijk.

In de nieuwe studie de onderzoekers hebben net voor en aan het begin van de PETM verhoogde niveaus van kwik geïdentificeerd - die zouden kunnen worden veroorzaakt door uitgestrekte vulkanische activiteit - in monsters genomen uit sedimentaire kernen in de Noordzee.

Cruciaal, het onderzoek van de gesteentemonsters toonde ook aan dat in de vroege stadia van het PETM, er was een significante daling van het kwikgehalte - er werd gesuggereerd dat ten minste één ander koolstofreservoir aanzienlijke broeikasgassen vrijmaakte toen het fenomeen zich voordeed.

Het onderzoek wijst op het bestaan ​​van kantelpunten in het systeem van de aarde - die zouden kunnen leiden tot het vrijkomen van extra koolstofreservoirs die het klimaat op aarde tot ongekende hoge temperaturen hebben gedreven.

Het baanbrekende onderzoek, waaronder ook deskundigen van de British Geological Survey, de Universiteit van Oxford, Herriot-Watt University en de University of California in Riverside, zou een nieuw inzicht kunnen geven in hoe de hedendaagse klimaatverandering de aarde in de komende eeuwen zal beïnvloeden.

Het onderzoek is gepubliceerd in Natuurcommunicatie op 31 augustus 2021.

Dr. Kender, een co-auteur van de studie van de Camborne School of Mines, gevestigd op de Penryn Campus van de Universiteit van Exeter in Cornwall, zei:"Broeikasgassen zoals een CO ₂ methaan kwam aan het begin van het PETM in slechts een paar duizend jaar in de atmosfeer terecht.

"We wilden de hypothese testen dat deze ongekende uitstoot van broeikasgassen werd veroorzaakt door grote vulkaanuitbarstingen. Omdat vulkanen ook grote hoeveelheden kwik afgeven, we hebben het kwik en koolstof in de sedimentkernen gemeten om oud vulkanisme te detecteren.

"De verrassing was dat we geen eenvoudig verband vonden tussen toegenomen vulkanisme tijdens de uitstoot van broeikasgassen. We ontdekten dat vulkanisme zich alleen voordeed in de beginfase, en dus moet er na het vulkanisme een andere bron van broeikasgassen zijn vrijgekomen."

Het PETM-fenomeen, wat een van de snelste perioden van opwarming in de geschiedenis van de aarde is, gebeurde toen Groenland zich terugtrok uit Europa.

Terwijl de redenen achter hoe zulke grote hoeveelheden CO ₂ werden vrijgelaten om deze uitgebreide periode van opwarming te veroorzaken, lagen jarenlang verborgen, wetenschappers hebben onlangs gesuggereerd dat vulkaanuitbarstingen de belangrijkste oorzaak waren.

Echter, terwijl koolstofgegevens en modellering hebben gesuggereerd dat enorme hoeveelheden vulkanische koolstof zijn vrijgekomen, het is tot nu toe niet mogelijk geweest om het triggerpoint voor PETM te identificeren.

In de nieuwe studie de onderzoekers bestudeerden twee nieuwe sedimentaire kernen uit de Noordzee die hoge niveaus van kwik vertoonden, opzichte van het organische koolstofgehalte.

Deze monsters vertoonden talrijke pieken in kwikniveaus zowel voor, en aan het begin van de PETM-periode - wat suggereert dat het werd veroorzaakt door vulkanische activiteit.

Echter, de studie toonde ook aan dat er ten minste één ander koolstofreservoir was dat vervolgens werd vrijgegeven toen het PETM greep, aangezien de kwikniveaus in het tweede deel van het begin lijken te dalen.

Dr. Kender voegde toe:"We waren in staat om dit onderzoek uit te voeren omdat we hebben gewerkt aan uitzonderlijk goed bewaard gebleven nieuw kernmateriaal met medewerkers van de Geological Survey of Denmark en Groenland. De uitstekende bewaring maakte gedetailleerde detectie mogelijk van zowel de koolstof die vrijkwam in de atmosfeer en het kwik. Aangezien de Noordzee dicht bij het gebied van vulkanisme ligt waarvan wordt aangenomen dat het de PETM heeft veroorzaakt, deze kernen bevonden zich in een ideale positie om de signalen te detecteren.

"Het vulkanisme dat de opwarming veroorzaakte, was waarschijnlijk enorme diep ingesneden dorpels die duizenden hydrothermale ventilatieopeningen produceerden op een schaal die veel verder gaat dan wat we vandaag de dag zien. Mogelijke secundaire bronnen van broeikasgassen waren smeltende permafrost en methaanhydraten op de zeebodem, als gevolg van de aanvankelijke vulkanische opwarming."