De laatste grote ijstijd van de aarde, bekend als de Quaternay-ijstijd, begon ongeveer 3,2 miljoen jaar geleden. Deze periode werd gekenmerkt door de uitbreiding van ijskappen vanuit Antarctica en Groenland, evenals door de schommeling van de Laurentiaanse ijskap, die het grootste deel van Canada en de Verenigde Staten bedekte. De terugtrekking van deze gletsjer is verantwoordelijk voor de vorming van miljoenen staande watermassa's in Noord-Amerika, inclusief de Grote Meren.
Hoewel de oorzaken van ijstijden zijn toegeschreven aan een combinatie van astronomische cycli, atmosferische omstandigheden, oceaanstromingen en platentektoniek, ontbrak tot dusver een volledige verklaring. Volgens nieuwe onderzoeksresultaten van een team van geofysici van de Rice University is de laatste ijstijd van de aarde mogelijk veroorzaakt door verschuivingen in de aarde ten opzichte van de draaias die ervoor zorgden dat de polen dwaalden.
Deze studie werd uitgevoerd door Daniel Woodworth en Richard G. Gordon - een afgestudeerde student en de W.M. Keck Professor of Earth, Environmental and Planetary Science aan respectievelijk Rice University - en verscheen onlangs in het tijdschrift Geofysische onderzoeksbrieven. Omwille van hun studie, die werd ondersteund door de National Science Foundation (NSF), analyseerden Woodworth en Gordon geofysisch bewijs uit de Stille Oceaan.
Dit omvatte fossiele handtekeningen van diepe oceaansedimenten, de magnetische signatuur van oceanische korst en de positie van de "hotspot" van de mantel die de Hawaiiaanse eilanden creëerde. Hieruit leidde het team af dat de aarde in de afgelopen 12 miljoen jaar een 'echte poolwandeling' heeft ervaren - een fenomeen waarbij de planeet ten opzichte van haar draaias is verschoven.
Wanneer dit gebeurt, veranderen de locaties van de noord- en zuidpool (of dwalen). In dit geval bewoog Groenland zich ver genoeg richting de noordpool om de laatste ijstijd te beginnen. Zoals Woodworth uitlegde in een recent persbericht van de Rice University:
“De Hawaiiaanse hotspot was, ten opzichte van de draaias, van ongeveer 48 miljoen jaar geleden tot ongeveer 12 miljoen jaar geleden vastgezet, maar was vastgezet op een breedtegraad verder naar het noorden dan we die nu vinden. Door de Hawaiiaanse hotspot te vergelijken met de rest van de aarde, kunnen we zien dat die verschuiving in locatie werd weerspiegeld in de rest van de aarde en bovenop de beweging van tektonische platen ligt. Dat vertelt ons dat de hele aarde bewoog ten opzichte van de draaias, die we interpreteren als een echte poolwandeling. ”
Hun werk bouwt voort op twee eerdere onderzoeken uit 2017. Het eerste, uitgevoerd door Gordon en onderzoekers uit zijn eigen laboratorium, toonde aan dat hotspots langzaam bewegen en kunnen worden gebruikt om een globaal referentiekader voor plaatbewegingen te definiëren. De tweede, die werd uitgevoerd door onderzoekers van de Harvard University, was de eerste die een verband aantoonde tussen echte poolwandelingen en het begin van de laatste ijstijd.
Hotspots, zoals die onder Hawaii, zijn vulkanische gebieden waar pluimen van hete magma met de mantel uit de diepte oprijzen. In tegenstelling tot andere vormen van vulkanische activiteit, bevinden deze plekken zich niet aan de grenzen van tektonische platen. Gecombineerd met het feit dat ze heter zijn dan de omringende mantel, vertegenwoordigen hotspots een soort anomalie voor wetenschappers.
"We nemen deze hotspots als gemarkeerde trackers van pluimen die uit de diepe mantel komen, en we gebruiken dat als ons referentiekader", zei Gordon. "We denken dat het hele wereldwijde netwerk van hotspots vóór deze verschuiving ten minste 36 miljoen jaar vast was ten opzichte van de draaias van de aarde."
Omdat de aarde een draaiend object is, zorgt de middelpuntvliedende kracht ervoor dat het een 'afgeplatte sferoïde' is in plaats van een perfecte bol - met een diameter van ongeveer 42 km (26 mijl) meer bij de evenaar dan van pool tot pool. Volgens Woodworth en Gordon kan een echte poolwandeling hier ook het gevolg van zijn, waar dezelfde kracht ervoor zorgt dat hoogviskeuze afzettingen zich ophopen in de mantel op breedtegraden van de evenaar. Zoals Gordon uitlegde:
"Stel je voor dat je echt, echt koude siroop hebt, en je legt het op hete pannenkoeken. Terwijl je het giet, heb je tijdelijk een klein hoopje in het midden, waar het niet meteen plat wordt vanwege de viscositeit van de koude siroop. We denken dat de dichte afwijkingen in de mantel zijn als die kleine tijdelijke pool, alleen de viscositeiten zijn veel hoger in de onderste mantel. Net als de siroop zal het uiteindelijk vervormen, maar het duurt echt heel lang om dat te doen. ”
Als deze abnormale klonten massief genoeg zijn, kunnen ze de planeet uit balans brengen, waardoor deze geleidelijk verschuift en de overtollige massa dichter bij de evenaar brengt. Deze herverdeling van massa naar een nieuwe evenaar zou de kanteling van de draaias van de aarde niet veranderen, maar zou de punten op het oppervlak veranderen waar de draaias tevoorschijn komt (ook bekend als de polen).
Hoewel de gemeten verschuiving slechts ongeveer 3% zou zijn, zou dit het effect hebben gehad van het verplaatsen van de aardmantel. Terwijl de mantel onder de tropische delen van de Stille Oceaan naar het zuiden zou zijn verplaatst, zouden Groenland en delen van Europa en Noord-Amerika naar het noorden zijn verhuisd. Deze verschuiving zou op deze laatste locaties tot lagere temperaturen leiden, wat de laatste ijstijd zou kunnen hebben veroorzaakt.
Volgens Woodworth vormen de hotspotgegevens van Hawaï een van de beste bewijzen dat echte poolwandelingen verantwoordelijk zijn voor de manier waarop de aardpolen 12 miljoen jaar geleden begonnen te bewegen. Ze vermoeden echter ook dat eerdere gevallen van poolwandelingen kunnen worden vastgelegd in de magnetische handtekeningen van rotsen, die door geofysici worden bestudeerd om te bepalen wanneer het magnetische veld van de aarde in het verleden is omgedraaid.
Vooruitkijkend werken Woodworth en Gordon samen met collega's om voort te bouwen op hun analyse. Naast het verlengen van 12 miljoen jaar geleden naar het heden, willen ze het ook uitbreiden naar het verleden, voorbij de startdatum van 48 miljoen jaar die ze voor deze studie gebruikten. Het resultaat hiervan zou een meer verfijnd begrip kunnen zijn van hoe de geologische geschiedenis van de aarde, de ijstijden en de evolutie van het leven met elkaar verbonden zijn.
