Wetenschap Geologie

Dankzij thermostaat Indonesië is onze planeet niet te warm en niet te koud

‘Thermostaatarchipel’ Indonesië is goed voor het afvangen van veel C02 door een natuurlijk proces dat verwering wordt genoemd. Beeld Jeff Schmaltz, MODIS Land Rapid Response Team, NASA GSFC

De aarde zou door spuwende vulkanen droogkoken, als zij geen koelmechanisme had. Haar geheim zit in de gesteenten die naar boven komen als continenten botsen.

Het wereldklimaat is – afgezien van de verstorende activiteiten van een zekere primatensoort de laatste eeuw – een prima afgeregeld systeem. Niet te warm, niet te koud en daarmee een goede omgeving voor leven om te gedijen. Dat het niet te koud is, is te danken aan CO2, het bekende broeikasgas. Zonder die 0,04 procent CO2 in de atmosfeer, en zonder de kleinere bijdrage van andere broeikasgassen, zoals methaan, zou het op aarde gemiddeld 18 graden onder nul zijn, in plaats van 15 boven nul. Daar is nu geen kans op: er komt altijd genoeg CO2 uit de diepe aarde, via vulkanen.

Maar genoeg kan zomaar te veel worden. In het klimaatakkoord van Parijs is afgesproken dat landen de uitstoot van broeikasgassen zullen verminderen, of CO2 uit de atmosfeer gaan halen, om zo de temperatuurstijging tot 1,5 of desnoods 2 graden te beperken. Meer opwarming zou voor enorme problemen zorgen, en ‘ongehoord veel leed’, schreven 11.000 wetenschappers deze week nog in een petitie.

Schommelingen

Ook zonder mensen had CO2 een probleem kunnen zijn. Voortdurende uitstoot van vulkanen leidt tot een steeds hogere concentratie in de atmosfeer, dus een warmere planeet, dus meer waterdamp in de atmosfeer, wat ook een broeikaseffect heeft. Hoe komt het dat dit op den duur niet helemaal uit de hand gelopen is, met een letterlijk drooggekookte planeet als gevolg? 

Kennelijk heeft de aarde haar eigen Parijs-akkoord, dat de CO2-concentratie binnen de perken houdt en daarmee de temperatuur binnen hebbelijke grenzen. Maar aan de knoppen van die thermostaat wordt wel voortdurend gedraaid, lijkt het. De ene keer is de aarde bijna tot aan de tropen met ijs bedekt, de andere keer groeien er weer palmen op Antarctica. 

Onderzoekers van de Universiteit van Californië en het Massachusetts Institute of Technology (MIT) denken nu de verklaring van die schommelingen te hebben gevonden. Hun conclusie: de wereld mag blij zijn dat Indonesië bestaat. Want terwijl de ondertekenaars van Parijs wanhopig proberen de beloofde bijdragen waar te maken, wordt daar al duizenden jaren op enorme schaal CO2 uit de lucht gehaald. Door verwering.

Verwering is het proces dat de CO2-uitstoot van vulkanen tenietdoet, dat is al tientallen jaren bekend. De eerste stap is dat regen valt op rotsen die calcium en magnesium bevatten. Die elementen lossen op en komen via rivieren in zee terecht. Daar worden ze, in combinatie met in het zeewater opgelost CO2, omgezet tot de calciumcarbonaat, het spul dat je in je fluitketel vindt als je er vaak hard water in kookt. 

Kalkskeletten

Voor een deel gebeurt dat, net als in die ketel, spontaan. Maar calciumcarbonaat wordt ook door allerlei organismen gebruikt om kalk­skeletten te maken. Zoals de foraminiferen, eencelligen die een uitwendig skelet hebben van soms niet meer dan een honderdste millimeter groot en in andere gevallen van meer dan een centimeter.

Als die sterven, komt de kalk op de oceaanbodem te liggen en daarmee is de CO2 die erin zit voor honderden miljoenen jaren buiten gevecht gesteld als klimaatbeïnvloeder. Zo lang duurt het voor die zeebodem door het schuiven van de continenten weer diep in de aardmantel belandt en het CO2 door de hitte daar vrijkomt en via vulkanen weer ontsnapt.

Verwering is een veerkrachtige tegenstander van uitstoot. Komt er meer CO2 uit vulkanen, dan wordt op den duur het klimaat van de aarde warmer en natter. Daardoor gaat het verweren harder en ontstaat er op termijn een nieuw evenwicht. Komt er minder uitstoot, dan doet ook de verwering het kalmer aan en kan er meer CO2 in de atmosfeer blijven.

Zwakke zon, warme planeet?

De opname van CO2 door verwering en kalkvorming is geen tovermiddel tegen het door de mens veroorzaakte broeikaseffect. De uitstoot door gebruik van fossiele brandstoffen is zestig keer zo groot als die door de vulkanen. En zelfs voor de veel geringere natuurlijke variaties heeft het regelsysteem honderdduizenden jaren nodig om het evenwicht te herstellen.

Verwering heeft wel goed werk gedaan bij een andere bron van opwarming: het geleidelijk feller schijnen van de zon. In de jaren vijftig worstelden geologen met het probleem van de ‘zwakke jonge zon’: hoe kon het dat de aarde geen ijsklomp was toen het zonnestelsel nog maar pas gevormd was en de zon 30 procent minder energie afleverde?

Om dat te verklaren moet je een zeer krachtig broeikaseffect aannemen. Diverse gassen zijn kandidaat geweest, maar het beste antwoord, schrijft James Kasting, hoogleraar aardwetenschappen aan Pennsylvania State University in het vakblad Elements, is CO2. De concentratie ervan moet zo’n duizend keer hoger zijn geweest dan nu.

Dat maakt de aarde een ‘Goudlokje-planeet’, vrij naar het bekende kinderverhaal: niet te dicht bij de zon en niet te ver weg, genoeg schuivende continenten om een CO2-cyclus aan de gang te houden, genoeg water om het te laten regenen, maar ook weer niet zoveel dat alles onder water komt te staan, wat de verwering geen goed doet. Bij het zoeken naar bewoonbare planeten rond andere sterren lijken dat de eisen die je moet stellen.

Bron of put

Wat bepaalt bij welke temperatuur het klimaat opnieuw in evenwicht komt, en waarom is dat telkens een andere temperatuur? Daar hebben onderzoekers jaren over gediscussieerd. Een deel zocht de verklaring vooral bij de source van CO2, de bron, anderen geloofden meer in de invloed van de sinks, de putten waarin CO2 verdwijnt. “We noemen ze de sourcerers en de sinkers”, lacht Francis MacDonald van de Universiteit van Californië.

MacDondald zelf is een sinker. “De sourcerers hebben allerlei dingen bedacht, maar hun ideeën zijn lastig te testen. De vulkanische uitstoot is heel moeilijk te meten, zelfs vandaag de dag, laat staan dat je kunt verklaren waarom het in het verleden dramatisch anders moet zijn geweest.”

De sinkers konden daarentegen wijzen op veranderingen op het land, die maakten dat er meer gesteente beschikbaar kwam voor verwering. MacDonald: “De klassieke verklaring was bergvorming, zoals die van de Himalaya. Het ontstaan daarvan zou 55 miljoen jaar geleden de stoot hebben gegeven voor het opnieuw met ijs bedekken van Antarctica.”

De Himalaya kwam en komt omhoog door een botsing tussen twee continentale platen: het subcontinent India tegen het grote continent Eurazië. Maar er zijn veel meer van dat soort botsingen geweest, en ook heel veel temperatuurschommelingen op aarde. MacDonald en zijn collega’s bedachten bovendien dat wanneer al dat geschuif van de continenten nieuwe rotsen aan de oppervlakte brengt, dat vooral effect op het klimaat heeft als het in de tropen gebeurt. Daar zijn immers de warme en natte omstandigheden voorhanden die de verwering maximaal laten toeslaan.

Met een publicatie eerder dit jaar in het vakblad Science probeerden ze hun collega’s van hun idee te overtuigen. Ze combineerden twee soorten gegevens over het verre verleden. Als maat voor de temperatuur keken ze hoe ver de ijskappen zich vanuit de noordpool naar het zuiden en vanaf de zuidpool naar het noorden uitstrekten. En ze sorteerden alle bekende continentale botsingen op de lengte van de bergrug die tussen de continenten ontstond en de afstand tot de evenaar. 

Gezonde samenhang

Daaruit bleek een gezonde samenhang en daarmee een verklaring van uitschieters in de temperatuur van de aarde: als er toevallig weinig, of alleen kleine continentale botsingen waren in de buurt van de evenaar, nam de totale verwering in de wereld af en werd het warmer. Was er juist veel bergvorming op lage breedten, dan werd het weer kouder.

In die laatste situatie bevindt de aarde zich nu. In Indonesië botsen twee platen, de Indo-Australische en de Pacifische plaat, op de Eurazische plaat. Dat maakt onder andere dat er daar veel vulkanen zijn die CO2 uitstoten, maar dat wordt ruimschoots gecompenseerd door de extra verwering van gesteenten op al die eilanden.

Volgens MacDonald neemt Indonesië, als hoofdthermostaat van het klimaat, nu zo’n 10 procent van de totale CO2-opname door verwering voor zijn rekening. Wat voor temperatuur de aarde zou hebben als die CO2 in de lucht bleef, kan hij niet precies zeggen. Daaraan rekent hij nog, samen met specialisten in het modelleren van het klimaat. “Of de aarde dan ook ijskappen zou hebben of niet meer, dat weten we nog niet.”

Lees ook:

Mysterieuze troebelingsstromen opgehelderd

Rivieren kunnen met donderend geweld sediment in de oceaan storten. Die mysterieuze troebelingsstromen stellen de wetenschap voor raadsels.

Meer over

Wilt u iets delen met Trouw?

Tip hier onze journalisten

Op alle verhalen van Trouw rust uiteraard copyright. Linken kan altijd, eventueel met de intro van het stuk erboven.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright@trouw.nl.
© 2020 DPG Media B.V. - alle rechten voorbehouden