Onderzoek naar ijstijden: een introductie

Lang geleden was men zich veel minder bewust van de geschiedenis van de aarde. Deze interesse begon zich te vormen in de loop van de 18^e en het begin van de 19^e eeuw. In die tijd was het nog zo dat vervoer zowel binnen als tussen landen nog een groot avontuur en risico met zich meebracht. Bergen, heuvels, bossen en rivieren waren nog heuse obstakels. In feite betekende dit juist dat men zeer veel aandacht kon gaan besteden aan deze omgeving waar men doorheen moest reizen. Dit leidde ertoe dat men ook veel wetenschappelijk aantekeningen maakte tijdens dit soort reizen, het ging toch al niet snel dus men kon zich veroorloven om extra rustig aan te doen.

Pionier Agassiz

Een van de pioniers die vol van deze gelegenheid gebruik maakte is Louis Agassiz (1807-1873) een in Zwitserland geboren bioloog en geoloog. Hij was als een van de eerste betrokken bij het leggen van een verbinding tussen gletsjers, ijskappen en ijstijden als begrip in de wetenschap en is zelfs de grondlegger van een van de langst bestaande permanente observatiestations van een gletsjer. Door het werk van pioniers en experts als Agassiz kwamen wij dus langzamerhand steeds meer te weten over de gletsjers, met name over groei en smeltfasen, wat hier nog bij ontbrak was de uitleg over de landschapsvorming door de werking van ijskappen en belangrijker nog wat is überhaupt de oorzaak van een ijstijd?

Milanković met zijn parameters

Men weet pas sinds 1976 dat de oorzaak van een ijstijd hoofdzakelijk te herleiden valt naar zogenaamde Milanković-parameters. Dit zijn drie astronomische parameters en hebben te maken met de baan van de aarde en dus de hoeveelheid zonne-energie die ontvangen wordt. Deze parameters hebben hun eigen tijdsverloop en dat is terug te zien aan boorkernen uit diepzeesedimenten. We zien in deze kernen een aantal pieken terug, elk van deze heeft te maken met ten minste één van de Milanković parameters. Om te beginnen is er de precessie met een periode van ongeveer 26.000 jaar. De precessie is de tijd die de aardas nodig heeft om een volledige rotatie te doorlopen, dit wil dus zeggen dat de aardas niet altijd met dezelfde kant naar de zon is gedraaid maar langzaam roteert, waarna er weer een nieuwe precessie cyclus volgt en dit heeft dus invloed op de hoeveelheid zonne-energie per halfrond en wat leidt tot de verschillen per seizoen tussen elk halfrond.

De volgende parameter is de obliquiteit, dit is de variatie van de hoek van de aardas ten opzichte van de baan die de aarde om de zon aflegt gedurende een omloop. Deze hoek varieert van 22,1° tot 24,5° en heeft een periode van ongeveer 41.000 jaar. Een kleinere hoek betekent dat de verschillen tussen zomer en winter kleiner zijn, ofwel de totale energie die wordt ontvangen is kleiner dan bij de grootst mogelijke hoek. Daarnaast is het zo dat de verschillen niet universeel zijn maar gebonden aan de breedtegraad, dit wil dus zeggen dat het effect bij de noordpool groter is dan bij de evenaar.

De laatste parameter die we hier bespreken is de excentriciteit van de aarde. Dit is simpelweg de variatie in de vorm van de baan om de zon onder invloed van de grote planeten, met name Jupiter en Saturnus. De periode van dit fenomeen kent twee variaties, de meest bekende is 100.000 jaar en de andere is 413.000 jaar. De excentriciteit heeft de allergrootse invloed op de ontvangen zonne-energie met een maximale invloed van 23% verschil in energie. Al deze processen dragen dus bij aan de hoeveelheid zonne-energie die we op aarde opvangen en hebben dus een groot effect op seizoenen en het heersende klimaat.

Nieuw onderzoek

Modern onderzoek laat zien dat het gletsjersysteem zeer dynamisch is en dat is eigenlijk best logisch. Dit heeft alles te maken met de opbouw van een gletsjer, die bestaat uit allemaal laagjes bevroren water, in dit geval ijs gevallen als regen of sneeuw. Omdat het dus uit ijs bestaat heeft de gletsjer allerlei nuttige eigenschappen voor wetenschappelijk onderzoek. Denk hierbij aan de massa en stuwkracht van het ijs, maar ook wat het smeltwater doet met de ondergrond. Deze processen dragen bij aan de landschapsvorming in de nabije omgeving van de gletsjer. De sedimenten die gevormd worden zijn ook zeer uniek. De bal ging rollen bij de wetenschap toen de karakteristieke landschappen van de gletsjers ook gevonden werden zonder de aanwezigheid van een gletsjer of zelfs maar een hint daarvan. Een ijskap is hierbij feitelijk een overtreffende trap van een gletsjer en is vele male groter, hoger en bestaat alleen op een bepaalde latitude tijdens een ijstijd en heeft een permanent karakter, dat wil zeggen: weersinvloeden hebben een minimale impact op de dikte van de ijskap, maar langdurige seizoenseffecten zijn zichtbaar.

De nasleep, onderzoek en het specialisme

Naast de effecten van het seizoen kan ook de nasleep van een gletsjer of ijskap worden onderzocht. Dit doet men door te kijken naar het bodemmateriaal met vragen als, waar is de grens van het keileem en waar zit löss in de grond? Daarnaast is het ook zo dat zeker voor hooggebergtegletsjers er biologisch materiaal wordt bedekt of uit de dooiende massa tevoorschijn komt, denk hierbij aan ijsmummie Ötzi of aan plantaardig materiaal. De ijskappen en gletsjers zijn dus van grote wetenschappelijke waarde, vooral ook omdat de dynamiek van elke individuele ijskap of gletsjer weer anders is omdat de lokale weersomstandigheden anders zijn.

Tot slot

We zien dus dat er veel te leren valt van dit soort systemen, maar er zit nog veel meer onderzoek achter, dit zijn zeer specialistische onderwerpen en worden daarom apart behandeld. Binnenkort zullen er artikelen verschijnen over pollenonderzoek, zuurstofisotoop analyse en nog veel meer interessants.