Papegaaien klapwieken in het dichte, vochtige regenwoud. Zeeschildpadden dartelen in het warme water. We zijn niet op een eiland in de Stille Oceaan bij de evenaar, maar op de eilandjes Fur en Mors in het noorden van Denemarken – maar dan 55 miljoen jaar geleden, in het eoceen.
De continenten schuiven. Tussen Europa en Azië bevindt zich een grote zee. Afrika ligt ver van Zuid-Europa, en Noord- en Zuid-Amerika zijn gescheiden. De atmosfeer is dik van de broeikasgassen, die de wereld warm houden. De gemiddelde temperatuur ligt rond de 30 °C en op Antarctica zie je geen ijs, maar palmbomen.
Dan beginnen de temperaturen miljoenen jaren lang te dalen, tot 9 °C, en begint er een ijstijd. Die wordt afgelost door een tussenijstijd, en zo gaat de klimaatcyclus door tot op heden – en in plaats van papegaaien vliegen er nu grijze duiven rond.
Geologen hebben lang geprobeerd te verklaren waarom dit gebeurde, maar zijn er nooit helemaal uitgekomen. Nu blijkt uit verrassend onderzoek echter dat de afkoeling van Scandinavië te wijten is aan twee factoren: Antarctische zeestromen en mineralen in Zuidoost-Azië.
Circa 50 miljoen jaar geleden begonnen de temperaturen op aarde te dalen toen het kooldioxidegehalte in de atmosfeer afnam, waardoor het broeikaseffect werd getemperd.
In die afkoeling vindt er nu een ommekeer plaats, dus misschien krijgen we weer tropische omstandigheden.
Klei zit vol tropische dieren
Een paar honderd jaar geleden werden de kusten van de Deense eilandjes Fur en Mors uitgesleten door het zeewater, waardoor er kliffen van klei met veel fossielen achterbleven.
Onderzoekers hebben zeker 500 soorten dieren en planten uit het verleden gevonden. De klei bevat botten van bonte papegaaien, een 300 kilo zware zeeschildpad en tal van versteende tropische vissen.
De sporen van die totaal andere flora en fauna zijn ook elders te vinden. Op Spitsbergen heeft een nijlpaardachtige planteneter bijvoorbeeld pootafdrukken achtergelaten in een moerassig bos, en in de Noordelijke IJszee zijn sporen van zeekrokodillen gevonden.
Al die fossielen vertellen hetzelfde verhaal: ooit was Scandinavië een tropisch paradijs met temperaturen van rond de 30 °C.
De oorzaak voor het warme klimaat moeten we vooral zoeken bij het broeikasgas methaan. 55 miljoen jaar geleden werd het zeewater zo warm dat dit gas een zelfversterkende opwarming teweeg kon brengen.
Een van de best bewaarde schildpadfossielen ooit werd in 2008 gevonden in het noorden van Denemarken.
In de zeebodem, die vanaf de continenten de oceaan in loopt, werd methaan gebonden in methaanijs, ook wel clathraat genoemd. Toen de temperatuur steeg, barstte het clathraat. Op weg omhoog door het water reageerde het methaan met zuurstof, waarbij kooldioxide ontsnapt, de atmosfeer in.
Het kooldioxide zorgde voor een broeikaseffect, waardoor het nog warmer werd en er weer meer methaan vrijkwam uit de zeebodem. Dit proces herhaalde zich de volgende paar honderdduizend jaar, met als resultaat dat de temperatuur op aarde wel 5-8 °C steeg.
Himalaya komt omhoog
De aardlagen laten zien dat het op hol geslagen broeikaseffect abrupt tot een einde kwam. En nu kunnen wetenschappers de oorzaak reconstrueren: de verschuiving van continenten.
Terwijl kooldioxide als een verwarmende deken over de aarde lag, boorde de Indiase continentale plaat zich onder de Aziatische, waardoor ’s werelds hoogste gebergte opschoot: de Himalaya.
Vochtige zeewind die tegen de majestueuze bergen op waaide, steeg hoog op en koelde af, waardoor het ging regenen. Zo veroorzaakten de bergen de zware moessonregens die ongekend waren voor het gebied.
Kooldioxide sloeg ook neer en werd in de mineralen op de berghellingen gebonden. Het spoelde via de rivieren naar zee, en werd opgenomen door kleine planten en dieren. Toen deze dieren stierven en naar de bodem zonken, werd de koolstof die eerder de lucht verwarmde, afgezet op de zeebodem.
Dit proces duurde zo’n 15 miljoen jaar – van 50 tot 35 miljoen jaar geleden – en voerde grote hoeveelheden kooldioxide uit de atmosfeer af. Doordat het broeikaseffect afnam, daalde de gemiddelde temperatuur op aarde van 30 naar 20 °C.
De theorie van de Himalaya is gangbaar onder geologen, maar onvolledig. Zij alleen kan de afkoeling van de aarde tot op heden niet verklaren.
🎬 Volg de aardplaten gedurende een miljard jaar
Circa 50 miljoen jaar geleden botste de Indiase plaat op de Aziatische, waardoor de bergen van de Himalaya opkwamen. Video: Dr Andrew Merdith/University of Lyon.
Dat Antarctica volgens nieuw geologisch onderzoek een cruciale rol bleek te spelen voor het wereldwijde klimaat van 34 miljoen jaar geleden, was dan ook opzienbarend nieuws.
Het continent zat toen aan Zuid-Amerika en Australië vast, maar kwam los, en de Zuidpool raakte geïsoleerd.
Hierbij werd het jonge continent omringd door een koude zeestroom, die er nu nog circuleert.
50 miljoen jaar geleden zat Antarctica vast aan Zuid-Amerika en Australië. Warme zeestromen leidden tot een mild klimaat op het continent.
De koude stroom snijdt Antarctica af van de wereldwijde zeestromen, die warmte van de evenaar naar de polen brengen.
Daardoor kelderden de temperaturen in Antarctica en kon het bedekt worden met ijs.
Met Antarctica koelde ook de rest van de wereld af. Enerzijds konden de wereldwijde zeestromen geen warmte meer transporteren, anderzijds raakten de voedselrijke wateren rond Antarctica gevuld met leven dat – zoals het geval was met de Himalaya – kooldioxide in de zeebodem bond.
Continenten brachten temperatuur omlaag
Methaan creëert warmte
- 55 miljoen jaar geleden
- Temperatuur: 30 °C
De hoge temperatuur wordt daarna niet meer geëvenaard. Methaan komt vrij uit de zeebodem en wordt omgezet in kooldioxide, dat opstijgt naar de atmosfeer en warmte vasthoudt.
Bergen verwijderen CO2
- 50-35 miljoen jaar geleden
- Temperatuur: daalt tot 20 °C
De Indiase aardplaat botst op de Aziatische en stuwt de Himalaya op. Dat zorgt voor meer regen, die CO2 bevat. Dit wordt gebonden in gesteentemineralen en via rivieren in zee gespoeld.
Antarctica raakt geïsoleerd
- 34 miljoen jaar geleden
- Temperatuur: daalt tot 18 °C
Antarctica maakt zich los van Zuid-Amerika en Australië en wordt geïsoleerd door een koude zeestroom. Microben in de koude en voedselrijke zee voeren CO2 uit de atmosfeer af.
De verdere afkoeling van de aarde betekende onder meer dat het regenwoud, dat grote delen van het land had bedekt, plaats moest maken voor graslanden, waar nieuwe soorten als olifanten, katten en honden ontstonden.
Het ontstaan van de Himalaya en de afscheiding van Antarctica kunnen echter alleen de afkoeling verklaren tot 15 miljoen jaar geleden. Het is nog een mysterie hoe de aarde tot bijna 3 miljoen jaar geleden volkomen bevroor.
Maar baanbrekend onderzoek van de University of California, Berkeley toont aan dat we onze huidige ijskappen vooral te danken hebben aan mineralen op eilanden als Java en Sumatra. En weer speelden de rusteloze continenten daar een grote rol in.
IJstijden worden normaal in Scandinavië
Circa 15 miljoen jaar geleden schoof de Australische aardplaat onder de zeebodem op de Aziatische in Zuidoost-Azië. Enorme landmassa’s werden opgestuwd en eilandketens met hoge vulkanische bergen ontstonden.
15 miljoen jaar geleden schoof de Australische aardplaat onder de Aziatische, waardoor er eilanden in Zuidoost-Azië opschoten. De twee platen en de Indische plaat zijn op de kaart aangegeven met wit.
Volgens de onderzoekers van Berkeley hebben de Zuidoost-Aziatische eilanden het gebied sindsdien meer dan 1,7 miljoen vierkante kilometer vergroot. En het team denkt dat dit de doorslaggevende factor was voor een wereldwijde temperatuurdaling.
Door die bergen viel er meer regen, met als gevolg het nu zo bekende effect: koolstof sloeg neer, werd gemengd met mineralen in gesteenten en spoelde in de zee, waar het werd opgeslagen in dode micro-organismen op de zeebodem.
In de periode van 15 tot 2,75 miljoen jaar geleden betekende de opkomst van de eilanden dat de concentratie van kooldioxide in de atmosfeer steeg van 500 moleculen per miljoen atmosferische moleculen naar 280 – wat het pre-industriële niveau is.
Aziatische eilanden bevriezen Scandinavië
Door de silicaatmineralen in Zuidoost-Azië zijn er nu geen regenwouden meer in Scandinavië. De mineralen hebben zo veel kooldioxide uit de atmosfeer gebonden dat de temperatuur gedurende miljoenen jaren kelderde.
Door botsingen ontstaan eilanden
- 15 miljoen jaar geleden
- Temperatuur: 21 °C
De Australische continentale plaat perst zich onder de Aziatische. Dit stuwt landmassa’s op tot eilanden, waaronder Java en de Filipijnen.
Gesteente verwijdert CO2
- 15-5 miljoen jaar geleden
- Temperatuur: daalt tot 17 °C
Bergen creëren neerslag, die kooldioxide bevat in de vorm van koolzuur. Door de regen verweren mineralen in het gesteente en komt er koolstof vrij in de vorm van bicarbonaat, dat in zee spoelt.
Scandinavië bevriest
- 5-2,75 miljoen jaar geleden
- Temperatuur: daalt tot 9 °C
Koolstof wordt opgenomen door plankton en zeedieren, die sterven en naar de bodem zinken. De hoeveelheid CO2 neemt af, de polen bevriezen en een cyclus van ijstijden en tussenijstijden begint.
Met de opzienbarende nieuwe theorie verklaren wetenschappers voor het eerst waarom grote delen van het noordelijk halfrond bedekt werden met ijs, en hoe de aarde verzeild raakte in een cyclus van ijstijden en tussenijstijden, die nog steeds voortduurt.
Door rotseilanden in Zuidoost-Azië zien we dus in Scandinavië geen papegaaien en zeeschildpadden meer in het wild.
De gemiddelde wereldtemperatuur stijgt gestaag. Gedurende de huidige tussenijstijd was het gemiddeld 14 °C, maar in de periode 2015-2020 was de temperatuur 15,6 °C.
Het CO2-gehalte van de atmosfeer stijgt sneller dan toen methaan 55 miljoen jaar geleden het tropische klimaat in Scandinavië veroorzaakte, en veruit de meeste klimaatwetenschappers zijn het erover eens dat de toename te wijten is aan een factor die 55 miljoen jaar geleden niet bestond: mensen.
Een proces dat miljoenen jaren duurde, doen wij in 100 jaar Nicholas Swanson-Hysell, geoloog
De vraag die rijst is: krijgen we door de huidige uitstoot van broeikasgassen een nieuw geologisch tijdperk, zonder ijstijden en permanente ijskappen?
De koolstofkringloop is complex en klimaatmodellen bevatten zo veel onbekende factoren dat maar weinig wetenschappers het aandurven om te voorspellen wat de toekomst precies in petto heeft.
Het is echter een feit dat de gemiddelde temperatuur op aarde stijgt. En een gevolg kan zijn dat de regenwouden daardoor geen CO2 meer opnemen, maar juist vrijgeven, want hogere temperaturen remmen de fotosynthese van planten.
Als dit gebeurt, slaat de opwarming op hol. En dan kunnen de temperaturen niet alleen het record van 55 miljoen jaar geleden evenaren, maar zelfs overtreffen.