Stel je de skyline van Chicago voor. Stel je die nu voor onder bijna 3 kilometer ijs. Zo zag het landschap eruit op het hoogtepunt van de laatste ijstijd.
In de recente geologische geschiedenis van de aarde zou dit niet zo’n ongewoon gezicht zijn geweest. In de afgelopen 2,6 miljoen jaar (of wat bekend staat als de Kwartaire Periode) heeft de planeet meer dan 50 ijstijden doorgemaakt, met daartussen warmere interglaciale perioden.
Maar wat zorgt ervoor dat ijskappen en gletsjers periodiek uitdijen? IJstijden worden veroorzaakt door een complex geheel van onderling samenhangende factoren, waaronder de positie van de aarde in het zonnestelsel en meer lokale invloeden, zoals het kooldioxidegehalte. Wetenschappers proberen nog steeds te begrijpen hoe dit systeem werkt, vooral omdat de door de mens veroorzaakte klimaatverandering de cyclus wellicht voorgoed heeft doorbroken.
Wetenschappers begonnen pas een paar eeuwen geleden aanwijzingen te herkennen voor diepvriesverschijnselen in het verleden. In het midden van de 19e eeuw documenteerde de Zwitsers-Amerikaanse natuuronderzoeker Louis Agassiz de sporen die gletsjers op aarde hadden achtergelaten, zoals misplaatste rotsen en reusachtige hopen puin, morenen genaamd, waarvan hij vermoedde dat gletsjers uit de oudheid die over lange afstanden hadden meegevoerd en geduwd.
Aan het eind van de 19e eeuw hadden wetenschappers vier ijstijden benoemd die zich hadden voorgedaan tijdens het Pleistoceen Tijdperk, dat duurde van ongeveer 2,6 miljoen jaar geleden tot ongeveer 11.700 jaar geleden. Pas tientallen jaren later realiseerden onderzoekers zich dat deze koude perioden met een veel grotere regelmaat voorkwamen.
Een grote doorbraak in het begrip van ijstijdcycli kwam in de jaren veertig van de vorige eeuw, toen de Servische astrofysicus Milutin Milankovitch een voorstel deed voor wat bekend werd als de Milankovitch-cycli, inzichten in de beweging van de aarde die ook nu nog worden gebruikt om klimaatvariaties te verklaren.
Milankovitch schetste drie belangrijke manieren waarop de baan van de aarde varieert ten opzichte van de zon, vertelde Mark Maslin, een professor in de paleoklimatologie aan het University College London, aan Live Science. Deze factoren bepalen hoeveel zonnestraling (met andere woorden, warmte) de planeet bereikt.
Eerst is er de excentrische vorm van de baan van de aarde om de zon, die varieert van bijna cirkelvormig tot elliptisch in een cyclus van 96.000 jaar. “De reden voor die uitstulping is dat Jupiter, die 4% van de massa van ons zonnestelsel uitmaakt, een sterk zwaartekrachtseffect heeft, waardoor de baan van de aarde verschuift en dan weer terug,” legt Maslin uit.
Ten tweede is er de kanteling van de aarde, die de reden is dat we seizoenen hebben. De gekantelde aardas betekent dat het ene halfrond altijd van de zon af helt (wat winter veroorzaakt), terwijl het andere naar de zon toe helt (wat zomer veroorzaakt). De hoek van deze schuine stand varieert in een cyclus van ongeveer 41.000 jaar, waardoor de extreme seizoenen veranderen, aldus Maslin. “Als de zon meer rechtop staat, zijn de zomers natuurlijk minder warm en de winters iets minder koud.”
Ter derde is er het wiebelen van de gekantelde as van de aarde, die beweegt alsof het een tol is. “Het impulsmoment van de aarde die één keer per dag heel snel ronddraait, zorgt ervoor dat de as ook gaat wiebelen”, aldus Maslin. Dat wiebelen gebeurt in een cyclus van 20.000 jaar.
Milankovitch stelde vast dat vooral orbitale omstandigheden voor koele zomers belangrijke voorlopers waren van ijstijden. “Je zult altijd ijs hebben in de winter,” zei Maslin. “Om een ijstijd te kunnen opbouwen, moet een deel van dat ijs de zomer overleven.”
Maar om in een ijstijd over te gaan, zijn baanverschijnselen alleen niet genoeg. De eigenlijke oorzaak van een ijstijd is de fundamentele terugkoppeling in het klimaatsysteem, aldus Maslin. Wetenschappers zijn nog steeds bezig om uit te zoeken hoe verschillende milieufactoren van invloed zijn op ijstijden en degraciatie, maar recent onderzoek heeft aangetoond dat het niveau van broeikasgassen in de atmosfeer een belangrijke rol speelt.
Wetenschappers van het Potsdam Instituut voor Klimaat Effect Onderzoek (PIK) in Duitsland hebben bijvoorbeeld aangetoond dat het begin van de ijstijden in het verleden voornamelijk werd veroorzaakt door de afname van kooldioxide en dat de dramatische toename van kooldioxide in de atmosfeer, als gevolg van door de mens veroorzaakte emissies, het begin van de volgende ijstijd waarschijnlijk wel 100.000 jaar lang heeft onderdrukt.
“Als geen andere kracht op de planeet hebben ijstijden het mondiale milieu gevormd en daarmee de ontwikkeling van de menselijke beschaving bepaald,” zei Hans Joachim Schellnhuber, toenmalig directeur van het PIK en medeauteur van een van die studies, in een verklaring in 2016. “Onze vruchtbare bodem hebben we bijvoorbeeld te danken aan de laatste ijstijd die ook de landschappen van vandaag heeft uitgeslepen, gletsjers en rivieren achterliet en fjorden, stuwwallen en meren vormde. Maar vandaag de dag is het de mens met zijn uitstoot van verbranding van fossiele brandstoffen die de toekomstige ontwikkeling van de planeet bepaalt.”
- Hoe vaak komen ijstijden voor?
- Hoe omvangrijk is de Melkweg?
- Waarom draait de aarde?
Oorspronkelijk artikel op Live Science.
Recent nieuws