Oud ijs

Karel Knip - Nrc-Handelslad 12 juni 2004


BOORKERN IN ZUIDPOOLIJS GAAT 740.000 JAAR TERUG

Onderzoekers zijn tot een recorddiepte van 3190 meter gekomen bij het boren in Zuidpoolijs. Via ingesloten lucht kunnen zij het paleoklimaat reconstrueren.

Bron: en

Door op de afbeelding te klikken, komt u op de site van Nature. Het genoemde onderzoek is daar (tijdelijk) gratis te downloaden.

DE VOLGENDE IJSTIJD zal waarschijnlijk veel langer uitblijven dan tot dusver is aangenomen. Het huidige interglaciaal, het Holoceen, vertoont in de 12.000 jaar dat het nu bestaat frappante overeenkomst met een interglaciaal dat omstreeks 430.000 jaar geleden ontstond. Dat interglaciaal, met MIS 11 aangeduid, duurde bijna 30.000 jaar.
Dat is n van de voorlopige resultaten van het onderzoek aan een geheel nieuwe boorkern uit het ijs op de zuidpool. De boorkern bevat verijsde sneeuw inclusief luchtinsluitsels van ruim 740.000 jaar oud. Dat wil zeggen dat de geschiedenis van maar liefst acht complete ijstijden erin is vastgelegd. De oudste verijsde zuidpool-sneeuw die tot dusver werd onderzocht was 420.000 jaar oud. Deze sneeuw kwam uit de ijskern die bij de basis Vostok uit het zuidpoolijs werd gehaald en beschreef vier ijstijden (Nature, 3 juni 1999).

De nieuwe ijskern is EDC genoemd, een afkorting van EPICA Dome C. EPICA staat voor European Project for Ice Coring in Antarctica. Dat is een in 1995 opgesteld programma waarin met steun van de Europese Commissie en afzonderlijke Europese staten, waaronder ook Nederland en Rusland, op twee verschillende plaatsen in zuidpoolijs wordt geboord. In Dronning Maud Land wordt geboord in ijs dat niet heel erg oud is, maar wel heel gedetailleerde informatie geeft. In Dome C (ten zuiden van de Indische Oceaan, gemiddelde jaartemperatuur min 55 graden Celsius) wordt gejaagd op het oudste ijs dat er bestaat. Het gaat niet zonder moeilijkheden: na een technische storing moest in 1999 van voren af aan worden begonnen.
Deze week brengt Nature (10 juni 2004) met enige ophef de eerste, nog voorlopige uitkomsten van analyses aan ijs en lucht uit het oudste, diepste deel van de EDC-boorkern. (Analyses aan minder oud ijs uit Dome C zijn al elders verschenen.) Een enorme ploeg onderzoekers, met Eric Wolff van de British Antarctic Survey als penvoerder, is als auteur opgevoerd. De gebeurtenis ging gepaard met persconferenties en oogst ook in Science enthousiasme. De extreem oude lucht en sneeuw die nu kan worden onderzocht beschrijft een uiterst intrigerende periode uit de geologische geschiedenis van de aarde.
Het is al ruim veertig jaar bekend dat de kilometersdikke ijskappen op Groenland en Antarctica een archief zijn met informatie over prehistorisch weer en klimaat. De lagen sneeuw die er jaar in, jaar uit, en duizenden jaren lang, met de afwisseling van de seizoen gevormd werden blijken op veel plaatsen nog volkomen onverstoord. Overjarige sneeuw (firn) wordt onder druk van nieuwere, verse sneeuw steeds compacter en gaat in ijs over. De lucht die tussen de sneeuw zat opgesloten, blijft grotendeels op zijn plaats en verspreidt zich overigens volgens bekende regels. In niet al te oud ijs zijn de afzonderlijke jaren, tot duizenden jaren terug, boven een speciale lichtbak te herkennen zoals jaarringen in een doorgezaagde boom. Zo zijn de uitbarstingen van de vulkanen Krakatau en Tambora met grote precisie terug te vinden. In heel oud ijs lukt dat niet meer, daar worden minder directe dateringsmethoden gebruikt. Doorslaggevend is vaak de vergelijking met de chronologie die in boorkernen uit oceaansediment is aangetroffen. Ook dat sediment (versteend slib dat in de loop van honderdduizenden jaren neerdaalde) vertoont fijne gelaagdheid, maar met een veel minder hoge resolutie dan het ijs. En natuurlijk zonder luchtinsluitsels.

foto rechts: Een klein stukje van de meterslange boorkern.

De EPICA-boorkernen zijn met een speciale boorkop uit het ijs geboord en hebben een diameter van ongeveer 10 cm. Steeds worden stukken ijs met een lengte van een paar meter omhooggehaald. Ze worden gedeeltelijk lokaal geanalyseerd en voor een ander deel in diepgevoren toestand afgevoerd naar laboratoria in Europa. In Dome C is nu 3190 meter ijs omhooggehaald. Over een half jaar zal worden geprobeerd om ook het laatste stuk ijs, ongeveer 100 meter diep, te doorboren tot aan de rotsbodem waarop het ijs rust. Of daaruit nog nuttige informatie is te winnen, valt nog te bezien. Vaak is heel diep onder het ijs de gelaagdheid verstoord door de wrijving met de ondergrond. Dat was ook het geval met de ijskernen GRIP en GISP2 die Europese en Amerikaanse onderzoekers uit het Groenlandse ijs haalden.
schommelingen
Omdat er betrekkelijk veel materiaal is kan het ijs op een veelheid aan eigenschappen worden onderzocht. De onderlinge verhouding van stabiele isotopen, zoals die van waterstof (D en H), zuurstof en stikstof wordt gebruikt voor de berekening van de gemiddelde luchttemperatuur waarbij de sneeuw viel. Van de luchtinsluitsels worden onder meer de gehaltes kooldioxide, methaan en lachgas bepaald na waterdamp zijn dat de voornaamste natuurlijke broeikasgassen. Stof en zeezout geven aanwijzingen over windkracht. Enzovoort.

foto onder: Overzicht van de boorsite op Antarctica
In feite moet het grote werk nog beginnen, maar nu al staat vast dat de EDC-kern de informatie uit oceaansediment bevestigt: vanaf ongeveer 450.000 jaar geleden wisselden de ijstijden elkaar af met een ritme van eens per 100.000 jaar (samenhangend met variaties in de baanvorm van de aarde: ellips of cirkel) en daarvr domineerde een regelmaat van eens per 41.000 jaar. Die komt van schommelingen van de aardas. Beide variabelen (baanvorm en asstand) zijn bepalend voor de warmte die de aarde van de zon kan opnemen, maar waarom opeens de baanvorm belangrijker wordt is een raadsel.
Ruwweg vindt de overgang van het ene ritme naar het andere plaats als ijstijd MIS 12 afloopt (Termination V) en overgaat in interglaciaal MIS 11. Deze periode is al wat beter onderzocht en het blijkt dat de overgang naar het interglaciaal MIS 11 tot in detail precies zo verliep als de overgang van de laatste ijstijd naar het huidige Holoceen. Vandaar het vermoeden dat het Holoceen lang gaat aanhouden, want MIS 11 duurde 30.000 jaar. Een ander belangrijk nieuw gegeven is dat de interglacialen van vr 450.000 jaar geleden bij lange na zo warm niet werden als de laatste vier. De koude toestand lijkt de natuurlijke toestand van de aarde.