Een keurige stapel pannekoeken diep in het ijskoude water van de zee

Paleoklimatologen reconstrueren met diepzeeboringen de geschiedenis van de Antarctische ijskap...

Door Ben van Raaij

Het klinkt als een kosmische rariteit uit de sciencefictionserie Star Trek: ‘Unconformity WL-U3’. Maar het is wat Nederlandse geologen een ‘discordantie’ noemen, een afsnijding van een sedimentaire laag, in dit geval langs het continentaal plat van Wilkesland, Oost-Antarctica.

Unconformity WL-U3, in 2001 met seismische metingen ontdekt, scheidt preglaciale van glaciale afzettingen en dateert dus vermoedelijk uit de ontstaansfase van de Antarctische ijskap, zo’n 33 miljoen jaar geleden. Het is de bestemming van een grote boorexpeditie van het internationale Integrated Ocean Drilling Program (IODP), die vandaag vertrekt uit Wellington, Nieuw-Zeeland.

Aan boord van onderzoeksschip Joides Resolution zijn 32 wetenschappers, onder wie de Utrechtse paleoklimatologen Henk Brinkhuis en Peter Bijl. Brinkhuis is een van de twee expeditieleiders. ‘Een hele eer’, zegt hij telefonisch vanuit Wellington, temeer daar Nederland maar een kleine financiële bijdrage levert aan het IODP.

Afkoeling
Doel van de trip is het onderzoeken van het ontstaan en de ontwikkeling van de Antarctische ijskap. Die is 33 miljoen jaar geleden in de, geologisch gezien, korte tijd van 200 duizend jaar gevormd door natuurlijke afkoeling van de aarde. De hete broeikaswereld van het Eoceen, toen er bossen groeiden op de Zuidpool, maakte plaats voor de ‘ijskast’ van het Oligoceen.

Modellen van hoe de vorming van de ijskap verliep en hoe die daarna door klimaatveranderingen is beïnvloed, zijn tot nu toe afgeleid uit indirecte gegevens, met name over zeespiegelschommelingen, zegt Brinkhuis. Het is dus een buitenkans ter plekke data te kunnen verzamelen door het boren in onderzeese afzettingen van zand, klei en gruis. ‘De zeebodem is één groot natuurlijk archief.’

Voor Wilkesland is gekozen omdat in dit deel van Antarctica nooit eerder is geboord, zegt Brinkhuis. ‘Terwijl hier een van de belangrijkste mondingen ligt van de oostelijke ijskap, en je er dus de dikste en rijkste lagen sediment vindt.’ Vijf boringen zijn gepland, waarvan een op een plek waar de twaalfduizend jaar van het Holoceen keurig ‘als een stapel pannenkoeken’ liggen opgestapeld, soms met wel 2 centimeter per jaar neergelegd.

Dat boren klinkt trouwens makkelijker dan het is, zegt Brinkhuis. ‘We gaan twee boringen doen in water tot 3.700 meter diep. Op volle zee, bij enorme golven en extreme weersomstandigheden. Eerst moet je met stalen buizen tot de bodem, en dan nog een kilometer diep boren, in etappes van 9 meter. Dagen duurt dat. En één plek is maar een week per jaar ijsvrij.’

De boorkernen zullen aan boord al worden opgesneden in plakken waaraan wetenschappers wereldwijd vier jaar lang onderzoek kunnen doen. Dat moet bijvoorbeeld uitwijzen of de zand- en kleideeltjes in de modder in warme perioden zijn afgezet (door water en wind) of in koude (door landijs). Daarnaast geven organische moleculen in fossiele resten van eencellige organismen zoals diatomeeën informatie over de zuurgraad van het zeewater en daarmee over het CO2-gehalte in de atmosfeer.

Omslagpunt
Brinkhuis hoopt dat de resultaten uitsluitsel zullen geven over de merites van de dominante hypothese over het ontstaan van de Antarctische ijskap. Volgens dat model is de wereldwijde afkoeling die de ijskap deed ontstaan, primair veroorzaakt door een sterke afname van CO2 in de atmosfeer, eventueel in combinatie met een kleine verandering van de baan van de aarde om de zon. Een soort omgekeerd broeikaseffect dus. De modellen laten zien dat zoiets heel snel kan gaan als er eenmaal een bepaald omslagpunt is bereikt.

Overigens is de oorzaak van die CO2-daling zelf nog allerminst duidelijk. Mogelijk heeft de verwering van de toen jong gevormde Himalaya’s ermee van doen gehad.

Het is evident dat onderzoek naar de Antarctische ijskap niet alleen relevant is voor de paleoklimatologie, zegt Brinkhuis. Het kan ook bijdragen aan verbetering van de huidige klimaatmodellen en hun prognoses over de CO2-toename, de opwarming van de aarde en de risico’s voor de poolkappen.

‘Het kantelpunt van een Greenhouse World naar een Icehouse World, en omgekeerd, ligt op 2,8 keer het preïndustrieel gehalte aan CO2. Dat punt beginnen we weer aardig te naderen. Ze hebben het over het smelten van de Groenlandse ijskap. Maar dat is kinderspel vergeleken bij het smelten van Antarctica. Dan stijgt de zeespiegel geen 8, maar 80 meter.’

Voor Brinkhuis intussen is Antarctica ook een groot avontuur. ‘Het is pure exploratie, alsof je naar de maan gaat.’ Eerder boorde hij bij de Noordpool. ‘Toen vonden we fossiele krokodillen. Zulke verrassingen kun je nu ook verwachten. Dat is de romantiek van het vak. Go where no man has gone before.’

Toch een beetje Star Trek dus.

Meer over