Wereldgeschiedenis op het ijs

Van de buitenkant ziet de opslagloods op de campus van de Universiteit van New Hampshire (UNH) in Durham er onopvallend genoeg uit: een standaard witte doos van 48 bij 12 voet. Het ziet er van binnen ook niet al te opmerkelijk uit, met een paar elektrische decoupeerzagen en rekken met duizenden cilindrische bussen gevuld met ijs. Dit is echter geen doorsnee ijskast. Het bevat alle stukken van een twee mijl lange strook ijs geboord uit een enorme ijskap in Groenland. Bovendien bevat dit ijs essentiële gegevens over het klimaat op aarde van de afgelopen 250.000 jaar en biedt het de meest gedetailleerde gegevens tot nu toe van de laatste 110.000 jaar van de geschiedenis van onze planeet.

In sommige opzichten vertellen de ijskappen ons meer over hoe het milieu er 100.000 jaar geleden uitzag op de noordelijke breedtegraden dan we kunnen leren over de jaren 1700 en 1800 uit menselijke gegevens, zegt Paul Mayewski, directeur van gletsjeronderzoek bij UNH en hoofdwetenschapper voor de Groenlandse ijskap Project Two (GISP2). Die schriftelijke gegevens bestaan ​​voornamelijk uit temperatuurmetingen, maar we kunnen het ijs gebruiken om 45 verschillende variabelen te analyseren.

Dit verhaal maakte deel uit van ons nummer van juli 1997

• Zie de rest van het nummer
• Abonneren

Mayewski beschouwt de ijskappen als een tijdmachine die ons niet alleen vertelt over de geschiedenis van de aarde, inclusief de effecten van honderden vulkaanuitbarstingen, maar ook over de menselijke geschiedenis. Deze bevroren opslagplaats biedt een schat aan informatie aan zowel aardwetenschappers als archeologen.

Hoe kunnen ze zoveel informatie uit gewone brokken ijs halen? De ijskappen van Groenland zijn samengesteld uit sneeuw die op de aarde valt en verbindingen uit de lucht vervoert, waaronder chemicaliën, metalen, stof en zelfs radioactieve neerslag. De sneeuw stapelt zich laag voor laag op, jaar na jaar, en vangt deze stoffen op. Druk van de ophopende sneeuw creëert uiteindelijk ijs en bellen die zich in het ijs vormen, sluiten kleine monsters van de atmosfeer af. In laboratoria bij UNH en elders kunnen wetenschappers de jaarlijkse lagen in het ijs precies identificeren - zoals de ringen in een boomstam - om de samenstelling van de atmosfeer op dat moment te bepalen.

De bevroren archieven van Groenland bevatten opmerkelijke overblijfselen van industriële ondernemingen door de eeuwen heen. Het record laat bijvoorbeeld zien dat de vroegste grootschalige vervuiling ongeveer 2500 jaar geleden begon en de volgende 800 jaar voortduurde - het resultaat van de winning en het smelten van lood en zilver tijdens de Griekse en Romeinse tijd. Volgens Claude Boutron, een Franse wetenschapper wiens team ijsbrokken bestudeerde van een parallelle bemonsteringsinspanning, het European Greenland Ice-Core Project, steeg de loodvervuiling in die periode zelfs tot vier keer de natuurlijke achtergrondniveaus.

Andere bevindingen wijzen erop dat het verval van het Romeinse rijk werd gevolgd door een gestage daling van de loodvervuiling: de loodconcentraties in de ijskernen daalden tijdens de middeleeuwen en overtroffen de Romeinse niveaus pas bij het begin van de industriële revolutie. Een nog sterkere stijging deed zich voor in de twintigste eeuw toen de loodconcentraties stegen tot ongeveer 200 keer het natuurlijke (pre-Griekse en Romeinse) niveau, vermoedelijk grotendeels als gevolg van de introductie van loodadditieven in benzine.

Andere chemicaliën hebben ook een dramatische stijging laten zien. Volgens de gegevens van de ijskern zijn de atmosferische concentraties van kooldioxide met bijna 30 procent gestegen, de methaanconcentraties meer dan verdubbeld en de concentraties van sulfaat (een bijproduct van de verbranding van steenkool) ruwweg verdrievoudigd sinds het begin van de industriële revolutie.

Nieuwe verontreinigende stoffen begonnen eind jaren vijftig in Groenland te verschijnen - radioactief strontium-90 en cesium-137, voornamelijk afkomstig van Amerikaanse, Sovjet- en Britse kerntestprogramma's. Deze fall-out bereikte een hoogtepunt in 1963 en stopte toen met de ondertekening van het Atmosferische Test Ban-verdrag later dat jaar, zegt Jack Dibb, een UNH-wetenschapper in de Glacier Research Group. We zien nog steeds kleine hobbels in de jaren zeventig en tachtig van tests door de Chinezen, Fransen en misschien enkele anderen die we niet kennen. Meer radioactief afval in de vorm van cesium-134 en 137 dreef in mei 1986 naar Groenland dankzij het kernongeval in Tsjernobyl in de Oekraïne. Deze radioactieve wolk zette isotopen af ​​in Antarctisch ijs, wat suggereert dat de hele planeet besmet was door de kernsmelting.

Maar het verhaal dat het ijs vertelt is niet allemaal slecht. De concentraties van de belangrijkste verontreinigende stoffen (inclusief lood) die Groenland bereiken, zijn feitelijk afgenomen sinds de goedkeuring van de Amerikaanse Clean Air Act in 1970 en de daaropvolgende beperking van de emissies. Maar in de meer dan 100.000 jaar dat deze ijskernen zich overspannen, zijn de niveaus van koolstofdioxide en methaan, beide broeikasgassen, nog nooit zo hoog geweest als nu, zegt Martin Wahlen, een natuurkundige aan het Scripps Institute of Oceanography, en de omvang van deze door mensen veroorzaakte verandering is echt opmerkelijk. Met betrekking tot kooldioxide- en methaanconcentraties, zegt hij, heeft de mensheid een verandering teweeggebracht van ongeveer dezelfde grootte als die van nature optreedt tussen ijstijden en interglaciale perioden. Terwijl deze natuurlijke verschuiving plaatsvond in de loop van tienduizenden jaren, vond de door de mens veroorzaakte verandering pas in de afgelopen paar eeuwen plaats.

Een van de grootste verrassingen die uit het GISP2-project naar voren komen, is de ontdekking van snelle klimaatveranderingen die plaatsvinden binnen een tijdsbestek van tientallen jaren of minder. We hebben bij minstens acht verschillende gelegenheden aangetoond dat klimaatverandering abrupt heeft plaatsgevonden toen beschavingen zich de afgelopen duizenden jaar ontwikkelden, zegt Mayewski. Deze veranderingen kunnen mensen die in extreme omgevingen leven, ofwel erg koud ofwel droog, in gevaar brengen. Als u in zo'n marginaal gebied woont, kan een kleine verandering in temperatuur of vochtigheid u failliet laten gaan.

Zo hebben Mayewski en Yale-archeoloog Harvey Weiss een verrassende correlatie gevonden tussen een klimaatgebeurtenis in 2.200 voor Christus, die resulteerde in extreme droogte van Europa tot India, en de ineenstorting van het Mesopotamische rijk, dat was gebaseerd in de buurt van een woestijngebied in wat nu Irak. Dat betekent niet dat klimaatverandering de enige factor was, maar het speelde waarschijnlijk een rol, zegt Mayewski.

Mayewski werkte samen met archeoloog Tom McGovern van Hunter College en anderen om een ​​soortgelijk al lang bestaand mysterie te onderzoeken met betrekking tot de verdwijning van Noorse kolonisten in West-Groenland vanaf het midden van de 13e eeuw. De kerngegevens duiden op een echt koude winter rond het jaar 1350 en een reeks steeds koudere zomers, zegt McGovern. Het slechtste nieuws voor deze mensen zou een reeks koude zomers zijn geweest, die een toch al kort groeiseizoen zouden hebben verkort, en dat is precies wat er gebeurde. Het klimaat, voegt hij eraan toe, werd er altijd van verdacht een rol te spelen bij het uitroeien van de nederzetting, maar we hadden de nieuwe ijskerngegevens nodig, die een resolutie hebben op de schaal van individuele jaren en seizoenen, om het echt vast te stellen.

McGovern hoopt vervolgens te weten te komen of de wijdverbreide afsterving van mastodonten, wolharige mammoeten en andere dieren 10.000 jaar geleden aan het einde van het Pleistoceen voornamelijk te wijten was aan klimaatverandering of menselijke predatie. Er is al jaren een enorm debat in de archeologie en de Groenlandse gegevens kunnen ons eindelijk helpen om het op te lossen.

Mayewski verwacht dat toekomstige studies veel andere associaties zullen opleveren tussen de klimaatgebeurtenissen die in de ijskappen zijn onthuld en belangrijke keerpunten in de menselijke geschiedenis. De volgende stap, zegt hij, is het produceren van ijskernen uit andere delen van de wereld - vandaar een programma voor diepboren dat vorig jaar op Antarctica is begonnen. De GISP2-medewerkers beginnen ook de ijskerngegevens te vergelijken met overeenkomstige klimaatrecords die zijn verkregen uit boomringen, meersedimenten en koraal.

De sleutel is niet alleen om de gegevens te bundelen, zegt McGovern. Je moet mensen echt samenbrengen om diverse teams te vormen, en dergelijke samenwerkingen tussen klimatologen, archeologen, paleontologen en historici openen een heel nieuw gebied met een enorm potentieel. Wat betreft het exploiteren van de hoeveelheid informatie die diep in de ijskappen van de wereld is opgesloten, voegt Mayewski eraan toe, zijn we nog maar net begonnen aan de oppervlakte.

zich verstoppen