De immense kanalen – soms wel 150 kilometer lang en 6 kilometer breed – zijn uitgekerfd door smeltwater en naar geologische maatstaven razendsnel gevormd.

Lang geleden was het hedendaagse Groot-Brittannië en Europa grotendeels bedekt met ijskappen. Maar zo’n 20.000 jaar geleden, tegen het einde van de laatste ijstijd, begon het klimaat op te warmen, waardoor de ijskappen – met name in de zomer – snel smolten. Het smeltwater dat aan het oppervlak van de ijskappen ontstond, sijpelde door scheuren en gaten in de ijskappen naar beneden en haastte zich onder de ijskap naar zee. Onderweg kerfde het smeltwater immense valleien uit, die ook wel tunneldalen worden genoemd. Duizenden van die valleien zijn nog altijd onder de Noordzeebodem te vinden, waarvan de grootste tot wel 150 kilometer lang, 6 kilometer breed en 500 meter diep zijn.

Modellen en observaties
Wetenschappers hebben deze indrukwekkende valleien nu nog eens nader geanalyseerd. Het onderzoek wijst uit dat deze tunneldalen razendsnel gevormd zijn, zo is te lezen in het blad Quaternary Science Reviews. En die bevinding kan wel eens interessante implicaties hebben voor het lot van moderne ijskappen, zo stellen de onderzoekers.

Voor hun studie bogen wetenschappers zich over seismische opnames die een zeer gedetailleerd beeld geven van de onder water en zeebodem schuilgaande valleien. Vervolgens gebruikten de onderzoekers modellen om de totstandkoming en ontwikkeling van de valleien zoals ze die onder de Noordzeebodem aan hadden getroffen, beschrijven. De wetenschappers hoopten zo onder meer vast te kunnen stellen hoe snel de valleien aan het einde van de laatste ijstijd ontstaan zijn.

Een middels seismische opnames in beeld gebrachte vallei onder de Noordzeebodem. Afbeelding: James Kirkham @BAS.

Snelle vorming
Hun bevindingen zijn opzienbarend. Want alles wijst erop dat de valleien in een tijdsbestek van slechts enkele eeuwen het levenslicht zagen. “We hebben geleerd dat tunneldalen heel snel kunnen ontstaan onder ijskappen die met extreme warmte te maken krijgen,” concludeert onderzoeker James Kirkham.

Impact
Over het algemeen wordt aangenomen dat het ontstaan van tunneldalen in het voordeel van de bovenliggende ijskap is. En wel omdat de valleien ervoor zorgen dat het smeltwater zelf nauwelijks van invloed is op die ijskap. Dat klinkt misschien wat tegenstrijdig. Zeker als je bekend bent met de doemverhalen over smeltwater dat onder hedendaagse gletsjers sijpelt en daar een soort glijlaagje vormt, waardoor die gletsjers sneller gaan stromen en dus nog sneller ijs verliezen. “Het klopt dat meer water aan de basis van een ijskap de stroom ervan kan versnellen,” vertelt onderzoeker Kelly Hogan aan Scientias.nl. “Maar dat is enkel het geval wanneer het water over een groot oppervlak wordt uitgespreid en heel langzaam door sedimenten of scheuren in de onderliggende bodem wegsijpelt. Het effect is heel anders wanneer de afvoer van smeltwater plaatsvindt via kanalen: water wordt dan veel efficiënter onder de ijskap weggevoerd en bevindt zich in kanalen (waarin de druk relatief laag ligt) en dat gekanaliseerde water tast het bovenliggende ijs niet zo sterk aan, waardoor dat ook met dezelfde snelheid blijft stromen.” Tenminste: dat dachten onderzoekers. Want een analyse van de razendsnel gevormde valleien onder de huidige Noordzeebodem wijst uit dat de ijskap in sommige gevallen inderdaad niet harder ging stromen, maar er zijn ook valleien die erop hinten dat het ijs zich juist wel veel sneller ging verplaatsen. Het wijst erop dat de valleien een complexere impact hadden op de bovenliggende ijskap dan gedacht.

Toekomst
Het onderzoek heeft niet alleen implicaties voor ons begrip van vergane ijskappen, zoals de exemplaren die Groot-Brittannië en Europa bedekten. Het kan namelijk ook meer inzicht geven in hoe de nog resterende, maar door klimaatverandering wegkwijnende ijskappen – zoals op Groenland – zich in de toekomst gaan gedragen. “Deze enorme smeltwaterkanalen – ontstaan in gebieden die in het verleden door ijskappen bedekt waren – worden al gedurende een eeuw bestudeerd, maar we begrepen nog altijd niet echt hoe de kanalen ontstaan waren,” aldus onderzoeker Kelly Hogan. “Onze resultaten laten nu – voor het eerst – zien dat het belangrijkste mechanisme erachter waarschijnlijk de zomerse smelt was. Smeltwater aan het oppervlak van het ijs baande zich via scheuren een weg door het ijs en kerfde vervolgens – onder druk van de ijskap – kanalen uit.” En iets vergelijkbaars zien we nu reeds op Groenland gebeuren. “Smelt aan het oppervlak van de ijskap is heel belangrijk voor de hedendaagse Groenlandse ijskap en dat proces waarbij water door het ijs sijpelt zal alleen maar belangrijker worden naarmate het klimaat verder opwarmt.” De hamvraag is nu of dit smeltwater, als het eenmaal in zodanig grote hoeveelheden door de ijskap sijpelt dat het onder die ijskap valleien uit gaat kerven, ervoor zorgt dat onze hedendaagse ijskappen hun ijs sneller of langzamer naar zee gaan dragen.

Vervolgonderzoek
Toekomstige studies moeten dat uitwijzen. “De grote kanalen waar wij nu onderzoek naar hebben gedaan, zijn niet opgenomen in de numerieke modellen die we op dit moment gebruiken om te zien hoe ijskappen reageren op smeltwater, dus de volgende stap is nu om sommige van deze kanalen in deze modellen te stoppen en te testen hoe zij de stroming van het ijs – wanneer er smeltwater door deze kanalen loopt – beïnvloeden. Wat daarbij echt heel erg helpt, is dat we op basis van historische geologische data heel realistische kanalen kunnen simuleren (die, afhankelijk van de waargenomen veranderingen in temperatuur en smelt de juiste omvang, vorm en groeisnelheid hebben). Onze studie is wat dat betreft belangrijk, omdat deze laat zien dat deze enorme kanalen heel snel gevormd kunnen worden; als er veel smeltwater naar de bodem van de ijskap zakt, zelfs binnen enkele honderden jaren. Maar dat betekent ook dat ze in de komende decennia al (onder de moderne ijskappen, red.) kunnen ontstaan en water onder de ijskappen efficiënter af kunnen gaan voeren en misschien verandert dat wel de wijze waarop we nu over de toekomst van onze ijskappen denken.”

Razendsnelle opwarming
En zo zijn er dus de nodige parallellen te trekken tussen iets wat zo’n 20.000 jaar geleden gebeurde en wat er vandaag de dag gebeurt. Maar er is één belangrijk verschil, benadrukt Hogan. “Het is heel belangrijk om te begrijpen dat de opwarming die we nu zien veel sneller plaatsvindt dan in elke andere periode van opwarming sinds de laatste ijstijd.” Zo wijst een recent onderzoek bijvoorbeeld uit dat de temperatuur sinds het einde van de laatste ijstijd (zo rond 17000 jaar geleden) en de pre-industriële tijd (zo rond 1760) met zo’n zes tot zeven graden is gestegen. Maar dat gebeurde dus in een periode van duizenden jaren. En de opwarming die we nu zien, gaat sneller dan op elk ander moment sinds het einde van de laatste ijstijd. “En dat is een angstaanjagende gedachte,” vindt Hogan.

Temeer omdat we – zoals ook maar weer uit dit onderzoek blijkt – nog altijd niet precies begrijpen hoe de grote ijskappen op die razendsnelle opwarming gaan reageren. “Wanneer het klimaat opwarmt, neemt de smelt toe en wordt smeltwater onder de ijskap op verschillende manieren afgevoerd. Onze geologische gegevens vertellen ons wat er kan gebeuren als er heel veel smelt plaatsvindt en dat het ijs dan sneller kan gaan stromen, maar ook juist stil kan vallen of heel langzaam kan stromen.” En daarmee lijkt het feedbackmechanisme – waarbij door klimaatverandering ingegeven smelt op zichzelf ook weer van invloed is de mate waarin de ijskappen massa verliezen – dus minder eenduidig dan gedacht. Maar dat het linksom of rechtsom een factor is om rekening mee te houden, is duidelijk. “Wanneer we nadenken over wat er bijvoorbeeld met de Groenlandse ijskap gaat gebeuren, moeten we ook zeker meenemen wat geologische gegevens ons vertellen over de veranderingen die gedurende decennia of eeuwen optreden, omdat die lange tijdschalen belangrijk zijn voor het lot van de ijskap.”

“De snelheid waarmee deze gigantische kanalen zich kunnen vormen, betekent dat ze een belangrijk, maar op dit moment genegeerd mechanisme zijn dat de ijskappen in een warmer wordende wereld misschien wel kan doen stabiliseren,” stelt Kirkham. “Terwijl de klimaatverandering ervoor blijft zorgen dat de hedendaagse ijskappen op Groenland en Antarctica zich steeds sneller terugtrekken, roepen onze resultaten op tot een hernieuwd onderzoek naar hoe tunneldalen het hedendaagse verlies van ijs – en daarmee ook de zeespiegelstijging – zouden kunnen stabiliseren wanneer ze zich in de toekomst onder de ijskappen gaan vormen.” Dat zou goed nieuws zijn. Maar de valleien onder de Noordzeebodem schetsten zoals gezegd geen eenduidig beeld en onduidelijk blijft dan ook of de vorming van dergelijke valleien onder de Groenlandse of Antarctische ijskap nu goed of slecht nieuws is en de smelt van de ijskap nu respectievelijk afremt of versneld. Vervolgonderzoek moet dat uitwijzen en meer inzicht geven in de exacte impact van dit tot op heden onderbelicht gebleven feedbackmechanisme.