Wetenschappers ontdekken een 700 miljoen jaar oud klimaatmysterie

De vulkanische koolstofemissies bereikten een historisch dieptepunt, wat leidde tot een mondiale ijstijd die 57 miljoen jaar duurde.

Australische geologen hebben platentektonmodellen gebruikt om de meest waarschijnlijke oorzaken van het extreme ijstijdklimaat op aarde, dat zich meer dan 700 miljoen jaar geleden voordeed, te bepalen.

De studie gepubliceerd in geologie, helpt ons de werking te begrijpen van de thermostaat die in de vloer is ingebouwd en die voorkomt dat de vloer in de oververhittingsmodus blijft hangen. Het laat ook zien hoe gevoelig het mondiale klimaat is voor de concentratie van koolstof in de atmosfeer.

“Stel je voor dat de aarde bijna volledig bevroren is”, zegt de hoofdauteur van het onderzoek, ARC Future Fellow Dr. Adriana Dutkiewicz. “Dit is wat er ongeveer 700 miljoen jaar geleden gebeurde; de ​​planeet was bedekt met ijs van de polen tot aan de evenaar en de temperaturen daalden. Wat dit veroorzaakte was echter een open vraag.”

Glaciale afzettingen van de Sturt-formatie uit de Sturt-glaciatie, ongeveer 717-664 miljoen jaar geleden, in de noordelijke Flinders Ranges, Australië, vlakbij het Arkarola Wildlife Reserve. Hoofdauteur dr. Adriana Dutkiewicz van de School of Earth Sciences van de Universiteit van Sydney wijst op een dikke laag gletsjerafzettingen. Credit: Professor Dietmar Müller/Universiteit van Sydney

“We denken nu dat we de puzzel hebben opgelost: een historische daling van de uitstoot van vulkanische kooldioxide, geholpen door de verwering van een grote stapel vulkanisch gesteente in wat nu Canada is, een proces dat kooldioxide in de atmosfeer absorbeert.

Geologische inzichten uit de Flinders Ranges

Het project is geïnspireerd op het gletsjerpuin dat is achtergelaten door de oude ijstijd uit deze periode en dat opvallend kan worden waargenomen in de Flinders Range in Zuid-Australië.

Een recente geologische excursie naar de bergketen, onder leiding van co-auteur professor Alan Collins van de Universiteit van Adelaide, bracht het team ertoe om… Universiteit van Sydney Computermodellen van EarthByte om de oorzaak en extreem lange duur van deze ijstijd te onderzoeken.

Tussen 717 en 660 miljoen jaar geleden was de aarde bedekt met sneeuw en ijs, een ijstijd die 57 miljoen jaar duurde. Geologen van de Universiteit van Sydney, onder leiding van dr. Adriana Dutkiewicz en professor Dietmar Müller, hebben de waarschijnlijke boosdoener gevonden: een historisch laag niveau van vulkanisch kooldioxide in de atmosfeer. Deze video toont de beweging van continenten (grijs) en plaatgrenzen (oranje) 850 tot 540 miljoen jaar geleden. (Sneeuwvlokken verschijnen tijdens “sneeuwbalaarde”-perioden.) Credit: Ben Mather en Dietmar Müller/Universiteit van Sydney

Sturtische ijstijd en platentektoniek

De verlengde ijstijd, ook wel de Sturtian-glaciatie genoemd, naar de 19e-eeuwse Europese koloniale ontdekkingsreiziger van centraal Australië, Charles Sturt, duurde van 717 tot 660 miljoen jaar geleden, een periode vóór de aanwezigheid van dinosauriërs en het complexe plantenleven op aarde.

Dr. Dutkiewicz zei: 'Er zijn verschillende redenen aangedragen voor het begin en het einde van deze extreme ijstijd, maar het meest mysterieuze aspect is waarom deze 57 miljoen jaar heeft geduurd – een tijdsperiode die wij mensen ons moeilijk kunnen voorstellen.'

Het team keerde terug naar een platentektonisch model dat de evolutie van continenten en oceaanbekkens laat zien enige tijd na het uiteenvallen van het oude supercontinent Rodina. Ze sloten het aan op een computermodel dat koolstofdioxide berekent₂ Onderwatervulkanen ontgassen gassen langs mid-oceanische ruggen – plekken waar platen divergeren en nieuwe oceaankorst ontstaan.

Dr. Adriana Dutkiewicz van de School of Geosciences van de Universiteit van Sydney in de Flinders Ranges van Zuid-Australië. Krediet: Universiteit van Sydney

De rol van koolstofdioxide en geologische klimaatverandering

Ze realiseerden zich al snel dat het begin van de Sturtian-ijstijd precies verband hield met de laagste vulkanische kooldioxide ooit gemeten₂ uitstoot. Bovendien heeft Inc₂ De uitstroom bleef gedurende de hele ijstijd relatief laag.

“Op dat moment waren er geen meercellige dieren of landplanten op aarde,” zei Dr. Dutkiewicz. “De concentratie van broeikasgassen in de atmosfeer werd vrijwel volledig bepaald door koolstofdioxide.”₂ Het vrijkomen van gassen uit vulkanen en door verweringsprocessen van silicaatgesteenten, waarbij koolstofdioxide wordt verbruikt₂“.

Co-auteur Professor Dietmar Müller van de Universiteit van Sydney zei: “De geologie beheerste het klimaat op dit moment. Wij geloven dat de Sturtian-ijstijd werd geïnitieerd door een dubbele klap: de reorganisatie van tektonische platen reduceerde de ontgassing van vulkanische gassen tot een minimum. , terwijl er een continentale vulkanische provincie begon.” In Canada vindt erosie plaats, resulterend in het verbruik van kooldioxide in de atmosfeer.₂.

Een blik richting het Arkarola Wildlife Reserve, Flinders Ranges, waar gletsjerafzettingen van de Sturt-formatie van de Sturt-glaciatie ongeveer 717-664 miljoen jaar geleden een prominente bergkam vormen in het midden van de afbeelding aan de linkerkant. Credit: Professor Dietmar Müller/Universiteit van Sydney

“Het resultaat was koolstofdioxide in de atmosfeer₂ Het daalde tot het niveau waarop de ijstijd begint, wat naar onze schatting minder dan 200 ppm bedraagt, minder dan de helft van het huidige niveau.

Het werk van het team roept interessante vragen op over de toekomst van de aarde op de lange termijn. A Voorgestelde moderne theorie Dat de aarde de komende 250 miljoen jaar zal evolueren naar Pangea Ultima, een supercontinent dat zo heet is dat zoogdieren kunnen uitsterven.

De aarde bevindt zich momenteel echter ook op een pad van afnemende vulkanische koolstofdioxide₂ Emissies, met meer continentale botsingen en plaatvertraging. Misschien verandert Pangea Ultima dus weer in een sneeuwbal.

“Wat de toekomst ook brengt, het is belangrijk op te merken dat de geoklimaatverandering, van het type dat hier wordt bestudeerd, zeer langzaam plaatsvindt”, zei Dr. Dutkiewicz. NASADoor de mens veroorzaakte klimaatverandering vindt tien keer sneller plaats dan we ooit eerder hebben gezien.

Referentie: “Duur van Sturtian ‘sneeuwbal terrestrische’ ijstijd geassocieerd met uitzonderlijk lage ontgassing in het midden van de oceaan” door Adriana Dutkiewicz, Andrew S. Meredith en Alan S. Collins, Ben Mather, Lauren Elano, Sabine Zahirovic en R. Dietmar Muller.

De studie werd gefinancierd door de Australian Research Council.