Als de verzamelde gegevens kunnen worden gebruikt om hoogwaardige klimaatmodellen van de aarde te bouwen, kunnen ze worden toegepast op de studie van het oude klimaat van Mars en andere rotsachtige werelden.
Wetenschappers hebben lang betoogd dat periodieke fluctuaties in het klimaat op aarde het gevolg zijn van cyclische veranderingen in de verdeling van zonlicht dat het oppervlak bereikt. Dit komt door de rotatie om de as, de ellipticiteit van de baan en subtiele gravitatie-interacties met andere planeten, asteroïden en lichamen van het zonnestelsel.
Planetaire routes veranderen in de tijd en dit kan de lengte van de cycli veranderen. Dit maakt het voor wetenschappers moeilijk om te ontrafelen waardoor veel oude klimaatveranderingen ontstaan. En hoe verder in het verleden, hoe sterker dit probleem.
“Kleine veranderingen in de beweging van de ene planeet hebben invloed op andere. In de loop van de millennia resoneren deze veranderingen met elkaar, en het hele systeem verandert op een manier die niet kan worden voorspeld met zelfs de meest geavanceerde wiskundige berekeningen”, zegt Paul Olsen, een geoloog en paleontoloog aan het Lamont-Doherty Earth Observatory aan de Columbia University (VS).
De uitlijning van de drie planeten (Jupiter, Mars, Venus) en de maan die de grootste impact hebben op de baan van de aarde. Het prototype van de foto was een foto van NASA-astronaut Scott Kelly, gemaakt op 7 oktober 2015 vanuit het internationale ruimtestation ISS. Krediet: Paul Olsen.
Tot nu toe waren onderzoekers in staat om de relatieve bewegingen van de planeten en hun mogelijke invloed op het klimaat op aarde met voldoende nauwkeurigheid te berekenen in slechts 60 miljoen jaar, verwaarloosbaar vergeleken met 4,6 miljard jaar geschiedenis.
Paul Olsen en zijn team hebben die grenzen nu echter 200 miljoen jaar geleden verlegd naar een record. In 2018, door de periodieke veranderingen in oude sedimenten verzameld in Arizona en New Jersey te vergelijken, identificeerden onderzoekers een 405.000-jarige cyclus van de baan van de aarde, die de afgelopen 200 miljoen jaar niet lijkt te zijn veranderd - een soort metronoom van waaruit ze kunnen alle andere cycli worden gemeten.
Met behulp van dezelfde sedimenten, in een nieuwe studie gepresenteerd in het tijdschrift Proceedings of the National Academy of Sciences, melden geologen dat ze een nog langere klimatologische periode van 2,4 miljoen jaar hebben gevonden, wat voorheen 1,75 miljoen jaar was.
Promotie video:
Geoloog Paul Olsen in het Petrified Forest National Park in Arizona, waar 200 miljoen stenen helpen om de banen van enkele planeten in het zonnestelsel te onthullen. Krediet: Kevin Krajick / Earth Institute, Columbia University.
Door deze twee grote experimenten leerden wetenschappers dat veranderingen in tropische klimaten van vochtig naar droog tijdens de tijd van de eerste dinosauriërs, van ongeveer 252 tot 199 miljoen jaar geleden, plaatsvonden in omloopcycli van ongeveer 20.000, 100.000 en 400.000 jaar, evenals een veel langere cyclus van 1,75 miljoen jaar, die nu 2,4 miljoen jaar oud is. Volgens het team wordt dit verschil veroorzaakt door de zwaartekrachtdans tussen de aarde en Mars. "Dit verschil is de afdruk van de chaos in het zonnestelsel", zegt Paul Olsen.
Om de verkregen gegevens over de invloed van de Rode Planeet op het klimaat op aarde te testen, ging het wetenschappelijke team op zoek naar monsters op hogere breedtegraden van een oud meer buiten de Palaearctische of Antarctische cirkels.
Als de verzamelde gegevens het mogelijk maken om hoogwaardige klimaatmodellen van de aarde te bouwen, kunnen ze worden toegepast op de studie van het klimaat van het oude Mars en andere rotsachtige werelden. "Maar spannender is de mogelijkheid om tegenstrijdige theorieën te testen, zoals het mogelijke bestaan van een vlak van donkere materie in onze Melkweg, waar het zonnestelsel periodiek doorheen gaat", aldus de auteurs van het studierapport.
Digitale hoogtekaart van sedimenten gevormd op de bodem van een meer ongeveer 220 miljoen jaar geleden nabij Flemington, New Jersey (VS). Credit: LIDAR-afbeelding, US Geological Survey; digitale inkleuring door Paul Olsen.
Paleoklimatisch onderzoek onthult niet alleen het verleden, maar houdt ook direct verband met het heden. Hoewel het klimaat sterk afhankelijk is van de baan, wordt het ook beïnvloed door de hoeveelheid kooldioxide in de atmosfeer van de aarde. We naderen nu een tijd waarin de CO2-niveaus zo hoog zouden kunnen zijn als 200 miljoen jaar geleden. Door de gegevens te combineren, krijgen klimatologen de kans om de interactie van alle factoren te zien, en het zal ook helpen bij het zoeken naar leven op Mars en bewoonbare exoplaneten.
