Een paradox tijdens het Eoceen: intensievere diepe oceaancirculatie in een broeikasklimaat
Tijdens de meest recente episode van broeikaswarmte, 52 miljoen jaar geleden, werd de diepe oceaancirculatie onverwacht intenser in het zuidwesten van de Stille Oceaan. Een nieuwe bodemwaterstroom bewoog zich naar Zeelandië, het momenteel grotendeels ondergelopen continent waarvan de hoogste bergen Nieuw-Zeeland vormen. De chemische samenstelling van fossiele vissen laat zien dat deze nieuwe watermassa zich in de buurt van Antarctica kon vormen, wat moeilijk te verklaren is onder de ijsvrije omstandigheden destijds.
De ontdekking werd gedaan door een internationaal team van onderzoekers, onder wie promovendus Irene Peñalver en prof. Laia Alegret van de Universiteit van Zaragoza (Spanje) en dr. Sietske Batenburg van de Universiteit Utrecht. Ze onderzochten de chemische ‘handtekening’ van visfossielen om oude oceaanstromingen op de zeebodem te volgen. Meer in het bijzonder waren ze geïnteresseerd in een verhoogde concentratie van verschillende isotopen van het element neodymium. Dat zegt iets over de locatie van een watermassa aan de oppervlakte, voordat deze naar de diepere delen van de oceaan zonk.
Sedimenten en organismen van de zeebodem werden geanalyseerd vanaf Site U1510, die werd onderzocht door het International Ocean Discovery Program, een langdurige wetenschappelijke samenwerking. Laia Alegret, die in 2017 deelnam aan de oceaanboorexpeditie naar Zeelandië, benadrukt dat ze "erin geslaagd zijn sedimenten te herstellen die de evolutie van Zeelandië en het klimaat en de oceaanstromingen in de afgelopen 70 miljoen jaar registreren". "We hebben stukjes fossiele vis uit de oceaansedimenten gehaald", zegt promovenda Irene Peñalver, "en hun neodymiumsamenstelling geeft aan dat het water dat over de zeebodem stroomt op boorlocatie U1510 afkomstig was van dichtbij het Antarctische continent". De vorming van dicht water op of nabij het Antarctisch Plat dreef de vorming van een nieuwe bodemstroom die naar het zuidwesten van de Stille Oceaan stroomde.
52 miljoen jaar geleden, in het Eoceen, waren de temperaturen op aarde ~13 graden hoger dan vandaag en was er geen ijskap op Antarctica. "De vorming van een nieuwe bodemwaterstroom is verrassend in een kasklimaat", legt onderzoeker Sietske Batenburg uit, "omdat het water aan de oppervlakte moet afkoelen om dicht genoeg te worden om tot diepte te zinken". Het complexe gedrag van de oceaancirculatie onder warme omstandigheden is belangrijk om toekomstige wereldwijde veranderingen te begrijpen, aangezien de oceaan warmte over de planeet verdeelt.
"We hebben nog geen definitieve verklaring voor de vorming van deze nieuwe bodemwatermassa", vult Batenburg aan. "Het kan worden veroorzaakt door veranderingen in de bodem van de Tasmanzee, of klimatologische mechanismen, waaronder een verminderde diepwatervorming op het noordelijk halfrond of lokale veranderingen in de moessonintensiteit. In termen van effecten zijn er samenvallende veranderingen in de wereldwijde koolstofcyclus waarin veranderingen in de oceaancirculatie mogelijk een rol hebben gespeeld.”
Publicatie
Peñalver-Clavel, I., Batenburg, S.J., Sutherland, R., Dallanave, E., Dickens, G.R., Westerhold, T., Agnini, C., and Alegret, L., 2025. ' Intensified bottom water formation in the southwest Pacific during the early Eocene greenhouse—Insights from neodymium isotopes', Geology 2025; https://doi.org/10.1130/G52974.1