NGV-Geonieuws 57 artikel 393

NGV-Geonieuws: elektronisch geologisch tijdschrift


15 November 2003, jaargang 5 nr. 22 artikel 393

Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon
Geologisch Instituut, Adam Mickiewicz Universiteit, Poznan (Polen)

Dit artikel is onderdeel van NGV-Geonieuws uitgave 57! Op de huidige pagina is alleen artikel 393 te lezen.

<< Vorig artikel: 392 | Volgend artikel: 394 >>

393 Atmosfeer was CO2-rijk gedurende het Proterozo´cum
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over (Paleo)Klimaat !     Klik hier om dit artikel af te drukken !

In de vroege aardgeschiedenis zijn met zekerheid ijstijden - waarschijnlijk ijstijdvakken - opgetreden. Dat is niet verwonderlijk; veel verwonderlijker is het, althans volgens sommige paleoklimatologen - dat er niet voortdurend een volledig verijsde aardbol was. Die visie is gebaseerd op de theorieŰn van astronomen, die ervan uitgaan dat de zon in het vroege Proterozo´cum (2900-543 miljoen jaar geleden) en ook daarvoor, in het Archae´cum (dat tot 3,9 miljard jaar teruggaat) veel minder krachtig was dan thans: ongeveer 1,4 miljard jaar geleden zou de aarde slechts 88% van de huidige hoeveelheid zonneenergie hebben ontvangen. Een dergelijk verschil is van enorme betekenis: als er geen andere factoren in het spel zouden zijn geweest, dan zou de aarde geheel bevroren zijn geweest.

Dat zou trouwens ook nu voor het overgrote deel van de aarde gelden: de temperatuur aan het aardoppervlak wordt namelijk slechts voor een minimale fractie bepaald door de warmtestroom vanuit het inwendige der aarde; de zonneinstraling is veel belangrijker. Maar ook de huidige zonneenergie zou niet genoeg zijn om de aarde grotendeels ijsvrij te houden. Als we geen atmosfeer hadden met - behalve stikstof en zuurstof - methaangas, waterdamp en vooral koolzuurgas (CO2) als belangrijke broeikasgassen, dan zou de temperatuur aan het oppervlak van onze planeet nu zoĺn 33 ░C lager zijn dan hij in werkelijkheid is. Broeikasgassen spelen dus een uiterst grote rol bij de ijsbedekking van de aarde. Het ligt dus voor de hand om na te gaan of er in het Proterozo´cum sprake was van broeikasgassen.

Om de aarde ijsvrij te houden bij de hoeveelheid zonneenergie die de aarde 1,4 miljard jaar geleden ontving, zou het gehalte aan CO2 in de atmosfeer echter aanzienlijk hoger moeten zijn geweest dan nu: berekeningen wijzen erop dat het CO2-gehalte ruwweg duizend keer hoger zou moeten zijn geweest dan het huidige. Dat is niet geheel onmogelijk, maar er bestond tot nu toe geen enkele goede aanwijzing voor. Zoĺn aanwijzing is er nu wel, dankzij het onderzoek van twee Amerikaanse onderzoekers. Zij isoleerden microfossielen (acritarchen, alle van de soort Dictyospaera delicata) met een relatief dikke organische wand uit 1,4 miljard jaar oude gesteenten in China. Van dit onloochenbaar organische materiaal (via fotosynthese gevormd met behulp van atmosferisch CO2) bepaalden ze de verhouding tussen de twee koolstofisotopen C-12 en C-13 in afzonderlijke acritarchen. Datzelfde deden ze met carbonaten uit dezelfde formatie die moeten zijn gevormd door anorganische processen. Door het verschil in de isotopenverhoudingen tussen deze twee koolstofhoudende processen te bepalen, konden ze (bij benadering) vaststellen hoeveel CO2 er destijds in de atmosfeer moet hebben gezeten. Dat zou 10-200 keer zoveel zijn geweest als nu.

Die bevinding komt goed overeen met schattingen die zijn gedaan (op basis van de kenmerken van fossiele bodems) voor gesteenten van 2750 miljoen jaar: het CO2-gehalte in de atmosfeer zou toen volgens die schattingen het honderdvoudige van het huidige niveau zijn geweest. Waarschijnlijk niet genoeg voor een niet geheel verijsde aarde (sneeuwbal aarde). Daarom lijkt het waarschijnlijk dat ook andere broeikasgassen aanwezig zijn geweest. Daarbij lijkt methaangas het meest voor de hand te liggen, maar dat gas kan na ca. 2,2 miljard jaar geleden niet meer in grote hoeveelheden in de aardatmosfeer zijn voorgekomen, want die ging toen over van een zuurstofarme in een zuurstofrijke atmosfeer; het methaangas zou dan door fotochemische processen snel in hoeveelheid zijn afgenomen.

We weten nu dat het atmosferisch CO2-gehalte in het Proterozo´cum aanzienlijk hoger moet zijn geweest dan thans. Veel vragen blijven echter nog onbeantwoord. Hopelijk zal de nieuwe techniek het mogelijk maken om nog veel meer analyses van gesteenten van diverse ouderdom en uit uiteenlopende gebieden uit te voeren.

Referenties:
  • Kaufman, A.J. & Xiao, S., 2003. High CO2 levels in the Proterozoic atmosphere estimated from analyses of individual mixrofossils. Nature 425, p. 279-292.
  • Mojzsis, S.J., 2003. Probing early atmospheres. Nature 425, p. 249-251.


Copyright ę NGV 1999-2017
webmaster@geologischevereniging.nl