by Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op: Het gesprek. (opent in nieuw tabblad) De publicatie droeg het artikel bij aan dat van Space.com Deskundige stemmen: opinie en inzichten.
Dietmar Müller (opent in nieuw tabblad)hoogleraar Geofysica, Universiteit van Sydney
Adriana Dutkiewicz (opent in nieuw tabblad)ARC Future Fellow, Universiteit van Sydney
Andrew Merdith (opent in nieuw tabblad)Onderzoeker, Universiteit van Leeds
Ben Mather (opent in nieuw tabblad)Onderzoeker, Universiteit van Sydney
Christopher Gonzalez (opent in nieuw tabblad)Onderzoeksmedewerker, Universiteit van West-Australië
Sabin Zahirovic (opent in nieuw tabblad)Postdoctoraal onderzoeksmedewerker, Universiteit van Sydney
Tobias Keller (opent in nieuw tabblad)Senior Scientist in Computational Geosciences, Swiss Federal Institute of Technology Zürich
Weronika Gorczyk (opent in nieuw tabblad)De Universiteit van West-Australië
Bijdrager: Jo Condon (opent in nieuw tabblad)Ere-onderzoeker, The University of Melbourne
Gedurende honderden miljoenen jaren is het klimaat op aarde opgewarmd en afgekoeld met natuurlijke fluctuaties in het niveau van koolstofdioxide (CO₂) in de atmosfeer. In de afgelopen eeuw hebben mensen de CO₂-niveaus opgedreven (opent in nieuw tabblad) tot hun hoogste punt in 2 miljoen jaar – natuurlijke emissies inhalend – meestal door verbranding van fossiele brandstoffen, waardoor een voortdurende opwarming van de aarde wordt veroorzaakt die delen van de wereld onbewoonbaar kan maken.
Wat gedaan kan worden? Als aardwetenschappers kijken we naar hoe natuurlijke processen koolstof van de atmosfeer naar de aarde en in het verleden hebben gerecycled om mogelijke antwoorden op deze vraag te vinden.
Ons nieuwe onderzoek (opent in nieuw tabblad) gepubliceerd in Nature, laat zien hoe tektonische platen, vulkanen, eroderende bergen en zeebodemsediment het klimaat op aarde in het geologische verleden hebben beheerst. Het benutten van deze processen kan een rol spelen bij het in stand houden van de “Goldilocks” (opent in nieuw tabblad)” klimaat waar onze planeet van heeft genoten.
Van broeikas tot ijstijd
Kas- en ijskastklimaten (opent in nieuw tabblad) in het geologische verleden hebben bestaan. De Krijtkas (die ongeveer 145 miljoen tot 66 miljoen jaar geleden duurde) had atmosferische CO₂-niveaus van meer dan 1.000 delen per miljoen, vergeleken met ongeveer 420 vandaag, en temperaturen die tot 10 graden Celsius hoger waren dan vandaag.
Maar het klimaat op aarde begon ongeveer 50 miljoen jaar geleden af te koelen (opent in nieuw tabblad) tijdens het Cenozoïcum (opent in nieuw tabblad)culminerend in een ijskoud klimaat waarin de temperatuur daalde tot ongeveer 7 graden C koeler dan vandaag.
Wat heeft deze dramatische verandering in het wereldwijde klimaat op gang gebracht?
Ons vermoeden was dat de tektonische platen van de aarde de boosdoener waren. Om beter te begrijpen hoe tektonische platen koolstof opslaan, verplaatsen en uitstoten, hebben we een computermodel gebouwd van de tektonische ‘koolstoftransportband’.
De koolstoftransportband
Tektonische processen laten koolstof vrij in de atmosfeer bij mid-oceanische ruggen – waar twee platen van elkaar weg bewegen – waardoor magma naar de oppervlakte stijgt en nieuwe oceaankorst creëert.
Tegelijkertijd worden in oceaantroggen – waar twee platen samenkomen – platen naar beneden getrokken en teruggevoerd naar de diepe aarde. Op hun weg naar beneden dragen ze koolstof terug naar het binnenste van de aarde, maar geven ze ook wat CO₂ af via vulkanische activiteit.
Ons model laat zien dat het Krijt-kasklimaat werd veroorzaakt door zeer snel bewegende tektonische platen, die de CO₂-uitstoot van mid-oceanische ruggen dramatisch verhoogden.
In de overgang naar het Cenozoïcum-ijshuisklimaat vertraagde de beweging van de tektonische platen en begon de vulkanische CO₂-uitstoot te dalen. Maar tot onze verbazing ontdekten we een complexer mechanisme verborgen in het transportbandsysteem, waarbij bergen worden gevormd, continentale erosie en het begraven van de overblijfselen van microscopisch kleine organismen op de zeebodem.
Het verborgen verkoelende effect van vertragende tektonische platen in het Cenozoïcum
Tektonische platen vertragen door botsingen, wat op zijn beurt leidt tot het ontstaan van bergen, zoals de Himalaya en de Alpen die in de afgelopen 50 miljoen jaar zijn gevormd. Dit had de vulkanische CO₂-uitstoot moeten verminderen, maar in plaats daarvan liet ons koolstoftransportbandmodel een verhoogde uitstoot zien.
We volgden hun bron tot koolstofrijke diepzeesedimenten die naar beneden werden geduwd om vulkanen te voeden, waardoor de CO₂-uitstoot toenam en het effect van vertragende platen teniet werd gedaan.
Dus wat was precies het mechanisme dat verantwoordelijk was voor de daling van de atmosferische CO₂?
Het antwoord ligt in de bergen die in de eerste plaats verantwoordelijk waren voor het vertragen van de platen en in koolstofopslag in de diepzee.
Zodra zich bergen vormen, beginnen ze te eroderen. Regenwater dat CO₂ bevat, reageert met een reeks bergrotsen en breekt ze af. Rivieren voeren de opgeloste mineralen de zee in. Mariene organismen gebruiken de opgeloste producten vervolgens om hun schelpen te bouwen, die uiteindelijk een onderdeel worden van koolstofrijke mariene sedimenten.
Naarmate er nieuwe bergketens werden gevormd, werden meer rotsen geërodeerd, wat dit proces versnelde. Enorme hoeveelheden CO₂ werden opgeslagen en de planeet koelde af, hoewel sommige van deze sedimenten werden onderworpen aan hun koolstofontgassing via boogvulkanen.
Steenverwering als mogelijke technologie voor het verwijderen van koolstofdioxide
Het Intergouvernementeel Panel voor Klimaatverandering (IPCC) zegt: (opent in nieuw tabblad) grootschalige toepassing van methoden voor het verwijderen van kooldioxide is “onvermijdelijk” als de wereld de broeikasgasemissies van netto nul wil bereiken.
De verwering van stollingsgesteenten, met name gesteenten zoals basalt dat het mineraal olivijn bevat, is zeer efficiënt in het verminderen van atmosferische CO₂. Het verspreiden van olivijn op stranden kan tot een biljoen ton CO₂ uit de atmosfeer opnemen (opent in nieuw tabblad)volgens sommige schattingen (opent in nieuw tabblad).
De snelheid van de huidige door de mens veroorzaakte opwarming (opent in nieuw tabblad) is zodanig dat het zeer snel verminderen van onze CO2-uitstoot essentieel is om catastrofale opwarming van de aarde te voorkomen. Maar geologische processen kunnen, met wat menselijke hulp, ook hun rol spelen bij het in stand houden van het ‘Goudlokje’-klimaat op aarde.
Deze studie is uitgevoerd door onderzoekers van de Universiteit van Sydney EarthByte-groep (opent in nieuw tabblad)De Universiteit van West-Australië, de Universiteit van Leeds en het Zwitserse Federale Instituut voor Technologie, Zürich met behulp van Gplaten (opent in nieuw tabblad) open access modelleringssoftware. Dit werd mogelijk gemaakt door de National Collaborative Research Infrastructure Strategy (NCRIS) van Australië via AuScope (opent in nieuw tabblad) en het kantoor van de Chief Scientist en Engineer, NSW Department of Industry.
Dit artikel is opnieuw gepubliceerd van Het gesprek (opent in nieuw tabblad) onder een Creative Commons-licentie. Lees de origineel artikel (opent in nieuw tabblad).
Volg alle problemen en debatten van Expert Voices – en word onderdeel van de discussie – op Facebook en Twitter. De geuite meningen zijn die van de auteur en komen niet noodzakelijk overeen met de mening van de uitgever.
