Een uittreksels van de hoorcollege van Prof. Salomon Kroonenberg van de Aarde en klimaatover de geologische geschiedenis en toekomst van onze planeet.
De Woestijnaarde of Rode Aarde
Van de extreme gebeurtenissen van het einde van het Perm (252,2 - 298,9 miljoen jaar geleden) waren alle landplaten door platentektoniek tegen elkaar gedreven door één continent Pangea. De gebergten Europa Ardennen, Eifel, Centraal Massief en het Scandinavisch gebergte, de Oeral in Rudsland, de Appalachians in Noord-Amerika en meer, werden door het botsen van landplaten ontstaan. De bodem van Nederland lag ongeveer bij de Sahara in Afrika. De rode zandstenen die nog overal in landen zoals Spanje, Grand Canyon in Noord-Amerika en China enz. vandaar de naam van Rode Aarde. In het zuidelijke halfrond was bij de Zuidpool een ijskapje. De zeespiegel stond laag. De broeikasgassen in de atmosfeer waren niet bijzonder hoog. De heerste een supercontinentaal woestijnklimaat. Langs de kusten van de zee werden de zoutafzettingen (evaporieten) gevormd zoals zoutmijnen in Nederland. Het aardgas in de bodem van Nederland zit in de poriën van de rode zandstenen van het Perm.
Ongeveer 250 miljoen jaar geleden begon het vermogen van het platentektoniek om te keren.
In de overgang van het Perm-Trias, ca. 250 miljoen geleden, werd het continent Pangea door platentektoniek in twaalf continenten uitelkaar getrokken. De oceaan werd groter en de zeebodem werd dunner en kreeg meer vulkanisme (denk aan het uittrekken van kauwgom en ploffen). Het water van de oceaan werd warm. Precies in 250 miljoen jaren geleden begon in Siberië de aardbodem open te scheuren. Deze enorme vulkanisch uitbarsting had dodelijke gevolgen. De grote hoeveelheid van basalt werd als lava over de vlakte van 7 miljoen vierkante kilometer in lagen op het land van Siberië opgezet. Het ontstaan van het Siberische Trappen (zo is de naam) werden zoveel gassen in de atmosfeer terecht kwamen dat 90 procent van de fauna en flora op de Aarde langzamerhand werden uitgestorven.
Broeikasaarde
In het Perm-Trias waren de bodems van de zeeën ondiep en warm . In het Trias-Jura (201,3 – 145) miljoen jaar geleden) werden de continenten versneld uitgedreven. Het warme zeewater werd minder warm en de vulkanische aardkorst ging krimpen waardoor de oceanen dieper werden.
In het begin van het Krijt (ca 145 - 66 miljoen jaar geleden) was de snelheid van de platentektoniek het hoogste punt gekregen. Door het water van de oceanen nog warm waren en er geen ijskappen waren , kon de zeespiegel tot 200 meter stijgen boven het huidige NAP. De vulkanische korsten onder de oceanen hebben nog grote hoeveelheden broeikasgassen uitgestoten.
Over de gehele aarde heerste een subtropisch klimaat. Naar schatting was toen 20 keer zo koolstofdioxide in de atmosfeer als nu. Overal was het land bedekt met bossen. De subtropische aarde werd de Groene Aarde of Broeikasaarde.
In het einde van het Krijt (66 miljoen geleden) werd de snelheid van de uiteengedreven continenten vertraagt. Deze vertraging ging door tot onze tijd nu.
In die tijd werd de aarde getroffen door een geweldige meteoorinslag op het schiereiland Yucatán in Mexico. De krater Chicxulubdie die de naam kreeg, had een diameter van 180 KM met een diepte van 20 KM ingeslagen. Het stof en materiaal dat in de atmosfeer werd in geslingerd, konden de zonnestralen lange tijd niet door de atmosfeer op de aardbodem komen. Er was een massa-extinctie plaats, waarbij veel soorten dieren zoals de dinosauriërs, de mariene organismen en de planten verdwenen. Na deze catastrofe duurde het enkele tienduizenden jaren voordat de aarde weer leefbaar was en het tropisch klimaat weer teug was. De tienduizenden jaren is een korte tijd in van de tijdlijn van de aarde van 4,6 miljard jaar (4,6 × 109).
Van broeikasaarde naar ijstijdaarde
In de oceanen begonnen de continenten tegen elkaar te botsen. De gebergten de Alpen, Pyreneeën en het Himalaya enz. werden duizenden meters hoog opgedrukt. Het land kreeg een heel ander aanzien en de warme golfstroom werd verlegd. Door de verder vertragen van de snelheid van de platentektoniek gingen de bodems van de oceanen krimpen en de oceanen werden dieper. Het vulkanisme werd minder, de uitstoot van de broeikasgas verminderde, het werd kouder.
Ongeveer 34 miljoen jaar geleden had het Antarctica een ijskap met gletsjers gekregen.
Het land werd droger. Voor het eerst in de geschiedenis ontstonden de grote vlakten met gras zoals steppen en de savannen. De aarde ging langzaam de IJstijd in.
De Witte IJstijdaarde
De snelheid van het krachtige platentektoniek in onze tijd was maar enkele centimeters (ca.4,3 cm) per jaar. Al twee miljoen geleden werden de krachten van de platentektoniek zo zwak geworden dat een andere kracht het klimaat op de aarde ging besturen. Deze kracht kwam uit het zonnestelsel.
De jonge Servische ingenieur Milutin Milanković kreeg interesse in de bewegingen van de hemellichamen in het zonnestelsel die invloed hadden op het klimaat op de aarde. Hij vond de drie cycli. De jaarlijkse aardbaan om de zon was geen cirkelvorm was maar elliptische baan die in 100.000 jaar veranderde. De tweede was de hoek van de aardas varieert in 41.000 jaar van 21,5 graden naar 24,5 graden. Een derde cycli was dat de aardas 23.000 jaar een tolbeweging maakte. Hij heeft de drie cycli wiskundig samengevoegd tot één curve. De Milanković theorie vertelde, dat deze drie cycli de oorzaak waren van de IJstijden. Niemand geloofde zijn onderzoek.
Milankovićkreeg gelijk
Pas na 1960 toen de boorkernen (link) uit de bodems van oceanen beschikbaar kwamen, bleekt dat de verhouding van de zuurstofisotopen in kalkskeletjes precies door de berekende curve van Milankovisch volgden.
De boorkernen werkt zo: zuurstof heeft twee isotopen, zuurstof-16 en zuurstof-18. De laatste heeft twee extra neutronen in de atoomkern, daardoor is deze iets zwaarder. Bij verdamping aan het zeeoppervlak gaan de lichte zuurstof-16 atomen meer verdampen dan de zuurstof-18 atomen. Eencellige organismen zoals foraminiferen slaan zuurstof in hun kalkskelet op in dezelfde verhouding als in het zeewater. IJstijd-foraminiferen zijn dus rijker aan zuurstof-18 dan die uit een warme tijd.
Latere boringen in de ijskappen van Antarcita en Groenland en de diepzee komen de metingen cycliciteiten 100.000, 41.000 en 23.000 jaar naar boven. Dit gaat zo, als de waterdamp condenseert en neerslaat op een ijskap wordt er lange tijd extra zuurstof-16 aan het zeewater onttrokken en wordt het zeewater zuurstof-18 rijk.
Met boorkernen in de oceaanbodem en de oude ijskappen zijn de astronomische ijstijden van Milanković bewezen.
Diagram Aarde en Klimaat
Het diagram is gemaakt naar de hoorcollege van Aarde en klimaat van Prof. Salomon Kroonenberg over de geologische geschiedenis en toekomst van onze planeet.
Legenda van de Aarde en klimaat in diagram
Het begin van het Holoceen kon men vrij goed bepalen bij de overgang van het Jonge Dryas (11.650- 12.850) naar het Holoceen. Dit is het jaar 11650 ± 99 jaar (BP=1950 jaar). Het Holoceen in het jaar 2015 = 11650 + (2015 –1950) = 11715 ± 99 jaar. Het 0 punt van Holoceen in het jaar 2015 =11715 ± 99 jaar. Het gemiddelde periode van een interglaciaal is ± 10.000 jaar.
De cyclus van de nieuwe 21ste IJstijd is in het diagram gebruikt van het laatste 20ste Weichselien (Glaciaal) en Holoceen (Interglaciaal). Deze cyclus van de nieuwe 21ste IJstijd kan afwijken.
We leven nu aan het einde van het interglaciaal het Holoceen of zijn de nieuwe 21ste IJstijd is al begonnen.
De lijndiktes van het Platentektoniek, Astronomie en Broeikaseffect stellen de krachten voor.
De zwarte lijn is de kracht van het continenten die uiit elkaar worden uitgedreven.
De helling van de lijnen geven de snelheid van de platentektoniek aan.
De platentektoniek heeft een grote verandering op het klimaat van de Aarde. Het klimaat van de hete warmte van het Woestijn- of Rodeaarde via de tropische Broeikasaarde naar de bijzonder koude IJstijdaarde.
De rode lijn is de tweede kracht van het zonnestel op het klimaat van de Aarde. Deze krachten verlopen als de Milaković variaties. Deze krachten zijn er waarschijnlijk altijd geweest. Maar door het vermogen (=kracht x snelheid) van de platentektoniek werden overheerst. Pas twee miljoen geleden werd de snelheid zo laag geworden dat er 20 IJstijden (2Ma tot nu) konden tellen.
De blauwe lijn is de derde kracht van de broeikasgassen (oa.kooldioxide CO2). Deze kracht zorgt dat de Nieuwe IJstijd wordt vertraagd door het broeikaseffect.
De breedte van de blauwe balk, tussen P1 en P2 en het vraagteken ? , is ± 315 jaar in de tijdlijn van de nieuwe 21ste IJstijd van ±116.000 jaar.
Bronnen:
Aarde en Klimaat. Hoorcollege over de geologische geschiedenis en toekomst van onze planeet. Door Salomon Kroonenberg. NRC HANDALSBLAD ACADEME.
