Nieuw klimaatmodel voorspelt nauwkeurig miljoenen jaren ijstijd

De aarde ondergaat seizoensgebonden veranderingen als gevolg van de manier waarop haar as is gekanteld (23,43° ten opzichte van de evenaar van de zon), met als resultaat dat het ene halfrond altijd naar de zon is gekanteld (en het andere weg) gedurende verschillende delen van het jaar. Door de zwaartekrachtinteracties tussen de aarde, de zon, de maan en andere planeten in het zonnestelsel heeft de aarde echter door de eeuwen heen veranderingen in haar oriëntatie (kanteling) ondergaan. Dit leidde tot aanzienlijke veranderingen in het klimaat op aarde, met name de recessie en uitbreiding van ijskappen als gevolg van aanzienlijke schommelingen in de verdeling van zonlicht en seizoensveranderingen.

Deze perioden van opwarming en afkoeling staan ​​bekend als interglaciale en ijstijden (“ijstijden”). Een andere interessante verandering is hoe de glaciaal-interglaciale cyclus in de loop van de tijd langzamer is geworden. Terwijl wetenschappers al lang vermoedden dat astronomische krachten verantwoordelijk waren, konden ze deze theorie pas onlangs testen. In een recente studie reproduceerde een team van Japanse onderzoekers de cyclus van ijstijden tijdens het vroege Pleistoceen (1,6 tot 1,2 miljoen jaar geleden) met behulp van een verbeterd computermodel dat bevestigde dat astronomische krachten verantwoordelijk waren.

Het team bestond uit onderzoekers van het Atmospheric and Ocean Research Institute (AORI) van de Universiteit van Tokyo, het Meteorological Research Institute (MRI-JMA), het National Institute of Polar Research (NIPR), het Japan Agency for Marine Earth Science and Technology. , het Centrum voor Computational Astrophysics (CfCA-NAOJ) en het Planetary Exploration Research Center (PERC-CIT). Het teamblad verscheen in het nummer van 15 mei van Communicatie Aarde & Milieu (een tijdschrift uitgegeven door Natuur).

Verwijder alle advertenties op Universe Today

Word lid van onze Patreon voor slechts $ 3!

Krijg de reclamevrije ervaring van je leven

In de afgelopen 450.000 jaar heeft de ijstijd-interglaciale cyclus van de aarde een periode gehad van ongeveer 100.000 jaar – met ijstijden van 70.000 tot 90.000 jaar en interglacialen van 10.000 jaar. Gedurende 800.000 jaar tijdens het vroege Pleistoceen (van 1,6 tot 1,2 miljoen jaar vóór de huidige datum) had de cyclus echter een snellere periode van ongeveer 40.000 jaar. Met behulp van geavanceerde computersimulaties onderzocht het team de impact van astronomische krachten op de glaciaal-interglaciale cyclus van de aarde en vergeleek deze resultaten met de geologische gegevens.

Takashi Ito, een onderzoeker van CfCA en co-auteur van de paper, leidde de discussie over astronomische krachten. Zoals hij in een CfCA-persbericht uitlegde: “De numerieke simulaties die in deze studie zijn uitgevoerd, reproduceren niet alleen de Pleistocene ijstijdcyclus goed, maar verklaren ook met succes de complexe effecten van hoe astronomische krachten de cyclus op dat moment aanstuurden.” We kunnen dit werk beschouwen als een startpunt voor de studie van ijscycli voorbij de huidige aarde.”

Naast het reproduceren van de cyclus van de afgelopen periode, onthulde de analyse van de simulaties door het team drie belangrijke feiten over de mechanismen die klimaatverandering aansturen. Ze ontdekten met name dat de timing van grote veranderingen in de cyclus rechtstreeks verband hield met bepaalde astronomische verschijnselen. Ze omvatten hoe:

1. Kleine verschillen in de verandering in de oriëntatie van de rotatieas en de baan van de aarde hebben een deterministisch effect op de ijstijd.
2. Het begin van een interglaciale periode wordt ook beïnvloed door periodieke veranderingen in de axiale kanteling van de aarde. Maar het wordt voornamelijk bepaald door de positie van de zomerzonnewende in de periheliumbaan van de aarde.
3. De lengte van een interglaciale periode wordt zowel bepaald door veranderingen in de oriëntatie van de draaias van de aarde als door de positie van de zomerzonnewende.

Deze studie kan belangrijke implicaties hebben voor de aardwetenschappen, aangezien het aantoont dat een van de belangrijkste krachten achter grote veranderingen in het klimaat van onze planeet in de loop van de tijd is veranderd. Dit zou kunnen leiden tot een beter begrip van hoe het klimaat op aarde is geëvolueerd, waarbij astronomen de mate van ijstijd kunnen bepalen door de drie grote elementen uit de analyse van het team toe te passen. Gezien het belang van glaciaal-interglaciale cycli voor de evolutie van het leven hier op aarde, kunnen de resultaten ook implicaties hebben voor de studie van exoplaneten en de zoektocht naar leven.

Kortom, door de dynamiek van een verafgelegen zonnestelsel te kennen, zouden astrofysici en astrobiologen strengere beperkingen kunnen opleggen aan de huidige bewoonbaarheid van een exoplaneet. Ondertussen zouden de resultaten van deze studie een belangrijke stap kunnen zijn naar een beter begrip van de geologische evolutie van de aarde. “Naarmate geologisch bewijs uit vroegere tijdperken aan het licht komt, wordt het duidelijk dat de aarde een ander klimaatregime had dan nu”, voegde Ito eraan toe. “We moeten een ander begrip hebben van de rol van astronomische krachten in het verre verleden.”

Verder lezen: CFCA, Natuurcommunicatie Aarde & Milieu