NGV-Geonieuws 145 artikel 900

NGV-Geonieuws: elektronisch geologisch tijdschrift


24 Februari 2008, jaargang 10 nr. 2 artikel 900

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

Dit artikel is onderdeel van NGV-Geonieuws uitgave 145! Op de huidige pagina is alleen artikel 900 te lezen.

<< Vorig artikel: 899 | Volgend artikel: 901 >>

900 Vulkanisch CO2 werd tijdens Sneeuwbal Aarde door oceanen opgenomen
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

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

Hoewel de hypothese nu onder geologen algemeen bekend is, werd het idee van 'Sneeuwbal Aarde' pas in 1992 gelanceerd. De hypothese is gebaseerd op het voorkomen van glaciale (en vooral glaciomariene) afzettingen uit het Proterozo´cum op plaatsen die volgens paleogeografische reconstructie destijds op vrijwel alle breedtegraden - dus ook in de tropen - lagen. Dat lijkt alleen te verklaren door een situatie waarbij de hele aarde, inclusief alle oceanen, met ijs is bedekt. Dit zou diverse malen in het Proterozo´cum het geval zijn geweest, maar vooral het laatste deel van het Proterozo´cum (het Neoproterozo´cum) zou een langdurige koude tijd hebben doorgemaakt (het Crygenium) waarin twee- of wellicht zelfs driemaal sprake zou zijn geweest van een volledig door ijs bedekte aarde. De twee eerste ijstijdvakken van het Cryogenium waren het Sturtian (ca. 740 miljoen jaar geleden) en het Marinoan (640 miljoen jaar geleden); vooral het Marionoan zou een periode zijn geweest waarin de hele aarde met een dikke ijslaag was bedekt: de gemiddelde temperatuur op aarde zou ongeveer 50 ░C onder het vriespunt zijn geweest. Het laatste ijstijdvak van het Cryogenium zou hebben plaatsgevonden vlak voor de periode waarin de merkwaardige Ediacara-fauna ontstond (het Ediacaran).


Verspreiding van glaciale afzettingen uit het oudste ijstijdvak
(Sturtian) van het koude laatste deel (Cryogenium) van het Neoproterozo´cum

Deze intrigerende hypothese heeft grote belangstelling getrokken en veel nieuw onderzoek uitgelokt. Daarbij kwamen tal van feiten aan het licht die twijfel deden rijzen aan een volledige ijsbedekking van de aarde. Ook op theoretische gronden werden er tal van vragen opgeworpen die niet goed met de 'Sneeuwbal Aarde' zijn te beantwoorden. Zo wordt er tegenwoordig veelal van uitgegaan dat er in tropische delen van de oceanen ijsvrije delen voorkwamen waardoor primitieve mariene organismen aan voldoende energie (in de vorm van zonlicht) konden komen om in leven te blijven en zich te kunnen voortplanten. Ook wordt er wel gedacht dat er geen sprake was van een echte 'Snowball Earth', maar eerder van een 'Slushball Earth', een aarde als een waterige sneeuwbal. Daarnaast zijn er ook veel aardwetenschappers die de mening zijn toegedaan dat er van een Snowball Earth of een Slushball Earth helemaal geen sprake is geweest.


Verspreiding van glaciale afzettingen uit het
middelste ijstijdvak (Marinoan) van het Cryogenium


Verspreiding van glaciale afzettingen uit het
jongste ijstijdvak (Sturtian) van het Cryogenium


Deze controverse geeft aan dat er nog veel te weinig harde gegevens beschikbaar zijn om een gefundeerd oordeel over de juistheid van de hypothese te kunnen vellen. Een van de aspecten waarnaar veel onderzoek wordt verricht, is de samenstelling van de atmosfeer. Vooral de concentratie van kooldioxide (CO2) is immers van groot belang voor de temperatuur, en een hoog gehalte aan het broeikasgas CO2 in de atmosfeer is moeilijk te combineren met een extreem lage temperatuur. Het gehalte aan CO2 in de atmosfeer zou gedurende de perioden van Sneeuwbal Aarde niettemin voortdurend zijn gestegen, want er werd bij gebrek aan planten (mariene algen) geen CO2 aan de atmosfeer onttrokken, er vond geen (CO2 kostende) verwering van gesteenten op het land plaats, en er konden - in tegenstelling tot nu - geen grote hoeveelheden CO2 in de oceaan worden opgeslagen (omdat die immers bevroren was). Daarentegen moet er wel 'nieuw' CO2 in de atmosfeer terecht zijn gekomen door de activiteit van vulkanen. Weliswaar waren ook die vulkanen met ijs bedekt, maar net als nu bij een subglaciale vulkaan op IJsland het geval is moet de enorme vulkanische hitte voldoende zijn geweest om het ijs ter plaatse gedurende de eruptie te doen smelten, zodat de CO2-houdende vulkanische gassen toch direct in de atmosfeer terechtkwamen.

De concentratie van atmosferische CO2 moet dus tijdens Sneeuwbal Aarde steeds verder zijn opgelopen, mogelijk tot niveaus die we thans bij een 'Superbroeikas Aarde' vinden passen. Dit betekent dat een Sneeuwbal Aarde op termijn als het ware vanzelf verandert in een Broeikas Aarde (of erger).


Glaciomariene afzettingen uit het Marinoan van
NamibiŰ


Volledige ijsbedekking leidt op termijn tot een
broeikaseffect!


Hoe kan het dan dat Sneeuwbal Aarde (als die al bestond) maximaal tot wel zo'n 30 miljoen jaren kon voortduren? Daarna is onderzoek gedaan door een aantal Frans onderzoekers, die daartoe een (numeriek) model ontwikkelden. Uit hun model blijkt dat een kleine ijsvrije ruimte in de oceaan al voldoende is om het 'teveel' aan atmosferisch CO2 door het zeewater te doen opnemen. Het zou hierbij als het ware kunnen gaan om de ijsvrije delen van de oceaan die volgens andere onderzoekers toch al moeten hebben bestaan om het toenmalige primitieve leven in zee te laten voortbestaan.

Door de opname van CO2 in het zeewater moet de zuurgraad van de zee aanzienlijk zijn toegenomen. Die toegenomen zuurgraad leidde er vervolgens toe dat de verwering van de oceanische korst bij de toen heersende lage temperaturen sterk versnelde, waarbij veel CO2 werd gebruikt. Daardoor nam de concentratie van CO2 in het zeewater af, waardoor er weer gemakkelijker CO2 uit de atmosfeer kon worden opgenomen. Zo kon het CO2-gehalte in de atmosfeer niet genoeg toenemen om de temperatuur zodanig te doen stijgen dat de ijskappen afsmolten. Dit resultaat maakt veel duidelijk, maar de onderzoekers wijzen erop dat er nog het nodige onderzoek gedaan moet worden om vast te stellen door welke oorzaken het CO2-gehalte in de atmosfeer dan wel zodanig kon toenemen dat het voldoende warm werd om een einde aan Sneeuwbal Aarde te maken.

Referenties:
  • Le Hir, G., Ramstein, G., Donnadieu, Y. & GoddÚris, Y., 2008. Scenario for the evolution of pCO2 during a nowball Earth. Geology 36, p. 47-50.

Illustraties van de website 'Snowball Earth' van Paul Hoffman, Department of Earth and Planetary Sciences at Harvard University, Cambridge, MA (Verenigde Staten van Amerika): http://www.snowballearth.org/


Copyright ę NGV 1999-2017
webmaster@geologischevereniging.nl