Het raadsel van de cycli

In een vorige bijdrage over het ijstijden van het Pleistoceen heb ik laten zien dat dat de enige echte Milankovitch motor voor ijstijden de ‘obliquity’-periode van 41.000 jaar is en ook dat het klimaat voor zover we kunnen zien ook inderdaad deze cyclus lijkt te hebben gevolgd. Dit verklaart echter niet waarom er zo’n sterke honderdduizend jarige cyclus te zien is in de diverse ‘proxies’. Ik mijmerde dat het hier misschien helemaal niet om een klimaatsignaal gaat maar om een Aardsignaal:

Het is misschien een oceaancyclus en/of een tektonisch/vulkanische cyclus, die maar net zo’n miljoen jaar geleden is begonnen.

We duiken daarom eerst maar eens even in de literatuur over paleo-vulkanisme en we zien dan meerdere studies, zoals hier en hier, die suggereren dat het vulkanisme inderdaad actiever is gedurende de glaciale periodes en ook dat de in het noorden activiteiten hoger waren. Dit wordt verklaard door reacties in de aardkorst op het verdwijnen van het gewicht van de ijskappen, de zogenaamde isostasie.

Zowel de 41.000 jarige als de 100.000 jarige periodes zijn hierin vertegenwoordigd en dit schiet dus niet op. We kunnen hieruit die laatste cyclus dus niet isoleren en apart beschouwen. Lang heeft het erop geleken dat we hier doodliepen. Maar dan ineens uit het niets, verscheen er van Maya Tolstoy een studie over de zeebodemspreiding in de stille oceaan. Een echte reus om op de schouders te springen.

De mate van de zeebodemspreiding blijkt niet constant maar varieert kennelijk in lijn met de getijden cycli, en reageert dus kennelijk op  de variatie in waterdruk. Bovendien is er een piek in het voorjaar, die wordt toegeschreven aan de jaarlijkse variatie van de afstand de aarde tot de zon (excentriciteit van de baan) die ook grote invloed heeft op de getijden.

Daarnaast werden er opmerkelijk regelmatige parallelle heuvelruggen ontdekt langs de vulkanische spreidingsrug, die duiden op variatie in spreidingssnelheid op veel grotere tijdschalen (fig S1).

Er kon een tijds- afstandsschaal van de laatste 740.000 jaar worden gemaakt (in rood in fig 1) waaruit blijkt dat deze parallelle ruggen optraden met een dominante periode van honderdduizend jaar, kennelijk in fase met de CO2 (blauw in fig 1) variatie volgens de ijskernen van Antarctica en de excentriciteit cyclus van Milankovitch (bruin in fig 1).

Fig 1. Bron: Figure 3. in Tolstoy, M. (2015), Mid-ocean ridge eruptions as a climate valve, Geophys. Res. Lett., 42, 1346–1351, doi:10.1002/ 2014GL063015.

De kennelijke verklaring hiervoor is dat gedurende de ijstijden in de honderdduizendjarige cyclus door alle ijskappen, de zeespiegel rond de honderd meter lager moet zijn. Ten gevolge van de lagere druk op de oceaanbodem werd hierdoor de vulkanische activiteit kennelijk hoger. Het geheel overziend zijn hier echter bedenkingen. We hebben gezien dat de echte glaciale periodes veel sterker de 41.000 jarige cyclus volgt en dat zou dus zijn weerslag moeten hebben op de zeespiegel en dus op de tijdfasering van de heuvelruggen. Dit zien we echter niet terug in fig 1 onder B of het moet de de zwakkere piek rond 55.000 jaar betreffen. Wel is de nauwkeurige pasvorm met CO2 en de excentriciteitscyclus op de honderdduizend jarige cyclus frappant.

Misschien dat de verklaring meer moet worden gezocht in de getijdendeformatie van de aarde zelf, niet de oceanen, zoals Tolstoy zelf ook al aangeeft hier. En dit mechanisme wordt gestuurd door de excentriciteitscyclus.

Fig 2 De deformatie van een maan op verschillende plaatsen in de baan om een planeet ten gevolge van de zwaartekracht. Hoe dichter bij, hoe platter. Dit geldt ook voor een planeet in de baan om de zon.

Maar inmiddels is CO2 op het toneel verschenen en het plot thickens aanzienlijk. Hier betrap ik me op kippenvel door het eureka gevoel. Het lijkt erop dat we de bron en het mechanisme hebben ontdekt van de CO2 variatie gedurende het Pleistoceen. Steeds wanneer de excentriciteit van de baan van de aarde om de zon hoog is, dan kraakt de aarde in haar voegen door de wisselende zwaartekracht–interactie met de zon. Hierdoor intensiveert het vulkanisme van de midden–oceanische ruggen waardoor een grote hoeveelheid CO2 vrijkomt. Ook zal de vrijgekomen hitte verticale convectiestromen in de oceaan veroorzaken die de normale oceaanstromen zullen beïnvloeden, wat weer zijn weerslag zal hebben op het klimaat. De vraag is echter in welke mate. Daarnaast zijn er diverse geologische proxies, die nu anders worden uitgelegd, die met dit mechanisme beter kunnen worden verklaard. Het betreft hier met name de isotopen–data. Dit is uiteraard een verplichte oefening in de wetenschappelijke methode. Klopt de (nieuwe) hypothese met de praktijk? Daar wilde ik het de volgende keer over hebben.

Maar de belangrijkste conclusie uit dit geheel is dat de ijstijden hoofdzakelijk een 41.000 jarige cyclus volgen, zowel in theorie (Huybers 2006) als in de praktijk, aangetoond met het mysterie–interglaciaal. Dit in tegenstelling tot de CO2 cyclus, die hoofdzakelijk wordt veroorzaakt door het vulkanisme van de mid–oceanische ruggen in een 100.000 jarige cyclus, gestuurd door de excentriciteit van de aardse baan om de zon. Derhalve heeft CO2 aanzienlijk minder met klimaat te maken dan wordt aangenomen.