Ik ben marien chemicus.
Ik kijk naar de chemie van de oceanen van nu
maar ook naar de chemie van de oceanen in het verleden.
Ik kijk terug in de tijd
door te werken met de fossiele resten van koralen in de diepzee.
Een foto van zo'n koraal zie je achter mij.
Het is dichtbij Antarctica omhoog gehaald van een diepte van duizenden meters,
dus heel anders dan de koralen
die je met een beetje geluk op vakantie in de tropen te zien krijgt.
Ik hoop dat je door mijn verhaal
de oceaan in 4 dimensies gaat zien.
Dit is een prachtig tweedimensionaal beeld van de watertemperatuur
aan het zee-oppervlak.
Het is een satellietfoto met zeer hoge resolutie.
De globale kenmerken haal je er zo uit.
De equatoriale zones zijn warm omdat daar meer zonlicht is.
Bij de polen is het water koud: daar is minder zonlicht.
Daardoor zijn er grote ijskappen ontstaan op Antarctica
en hoog op het noordelijk halfrond.
Als je diep duikt of zelfs alleen maar met je tenen voelt, merk je:
hoe dieper je komt, hoe kouder het wordt
en dat komt vooral doordat het water op grote diepte in de oceaan
afkomstig is uit de poolstreken waar de waterdichtheid groter is.
20.000 jaar geleden
zag de aarde er heel anders uit.
En ik heb schematisch een van de grote verschillen geschetst
die je ziet als je zover teruggaat in de tijd.
De ijskappen waren veel groter.
Ze bedekten een groot deel van de continenten en de oceanen.
Het zeeniveau was 120 m lager.
Het CO2-niveau lag veel lager dan nu.
Globaal gezien was de aarde waarschijnlijk 3-5 graden kouder
en in de poolstreken was het nog veel, veel kouder.
Ik probeer te begrijpen,
samen met mijn collega's,
hoe we zijn terechtgekomen vanuit dat koude klimaat
in het warme klimaat dat we nu zo lekker vinden.
Uit het onderzoek aan ijskernen
bleek dat die opwarming niet geleidelijk ging,
wat je wel zou verwachten bij langzaam toenemende zonnestraling.
En dit zien we aan de ijskernen, want als je in het ijs boort
zie je per jaar gevormde lagen. Dat kun je ook aan ijsbergen zien.
Hier zie je die blauw-witte lagen.
In de ijskernen is gas ingesloten, daardoor kunnen we het CO2 meten.
Zo weten we dat het CO2-niveau vroeger lager lag.
De chemie van het ijs zegt ook iets over de temperatuur
in de poolstreken.
En als je dan de reis onderneemt van 20.000 jaar terug naar onze tijd,
zie je dat het warmer is geworden.
Het tempo was niet steeds gelijk.
Soms werd het snel warmer,
dan was er een plateau
waarna het weer snel ging.
Er was verschil tussen de twee poolstreken
en ook de toename van CO2 verliep sprongsgewijs.
We weten vrij zeker dat de oceaan hier een grote rol in speelde.
De hoeveelheid koolstof in de oceaan is enorm
60 keer zo groot als in de atmosfeer.
De oceaan transporteert ook warmte over de evenaar,
ze is vol voedingsstoffen en bepaalt de primaire productiviteit.
Als we dus willen weten wat er in de diepzee gebeurt,
moeten we daarheen afdalen
om ter plekke waarnemingen te doen.
Dit zijn spectaculaire filmbeelden van een onderzeese berg,
een kilometer diep in internationale wateren,
midden in de Atlantische oceaan bij de evenaar.
Jullie horen bij de eersten die dit stukje zeebodem zien,
samen met mijn onderzoeksteam.
Of dit onbekende soorten zijn, weten we niet.
Daarvoor moet je verzamelen en flink aan de slag met determineren.
Je ziet prachtige zachte koraalsoorten,
en slangsterren die op deze koralen leven.
Die lijken op tentakels die uit de koralen naar buiten steken.
Er zijn koralen met diverse skeletvormen van calciumcarbonaat
die groeien op het basalt van deze enorme onderzeese berg,
en dat donkere materiaal, dat zijn fossiele koralen.
Daar gaan we nu over praten op onze reis terug in de tijd.
Daarvoor moeten we een onderzoeksschip charteren.
Dit is de James Cook, een schip voor oceaanonderzoek.
Het ligt in Tenerife.
Mooi schip hè?
Prachtig als je niet zo'n zeeman bent.
Soms ziet het er meer zó uit.
Hier zijn we bezig om alle kostbare monsters veilig te stellen.
Iedereen is druk bezig en ik ben heel erg zeeziek.
Het is niet altijd leuk, maar over het geheel genomen wel.
Voor dit werk moet je goed leren hoe je kaarten maakt.
Zulke spectaculaire aantallen koralen zie je niet overal.
Wel overal ter wereld in de diepzee,
maar je moet wel de plekken weten te vinden.
We zagen zojuist een wereldkaart waarop onze route stond aangegeven
van vorig jaar.
Dat was een tocht van 7 weken
en hier zie je onze zelfgemaakte kaarten
van 75.000 km2 zeebodem, in zeven weken gemaakt,
en dat is maar een piepklein stukje zeebodem.
We trekken van west naar oost,
een traject dat op een overzichtskaart weinig bijzonderheden vertoont,
maar er zijn daar bergen zo hoog als de Mount Everest.
De kaarten die we aan boord maken
hebben een resolutie van zo'n 100 meter:
dat is genoeg om te bepalen waar we aan de slag kunnen
maar niet genoeg om veel te kunnen zien.
Daarvoor zijn onderwater-robots nodig
die 5 m boven de zeebodem kunnen zweven.
Daarmee kunnen we kaarten maken met een resolutie van één meter,
en dat op dieptes van duizenden meters.
Hier zie je zo'n onderwater-robot
geschikt voor onderzoeksdoeleinden.
Bovenaan zie je een rij sterke lampen.
Er zijn high-definitioncamera's en robotarmen op gemonteerd
en allerlei kleine opbergruimtes voor de monsters.
Dit is de eerste duik die we op deze reis hebben gedaan,
hier dalen we af in de oceaan.
We dalen vrij snel om ervoor te zorgen dat de onderwaterrobot
geen last heeft van andere schepen.
We gaan naar beneden
en dit is wat je te zien krijgt.
Dit zijn diepzeesponzen, ongeveer een meter groot.
Dit is een zwemmende holothurie, een klein formaat zeeslak,
vertraagd afgespeeld.
Het meeste materiaal draai ik juist versneld af
omdat het allemaal heel traag beweegt.
Dit is ook een prachtige holothurie.
En het dier dat nu aan komt zwemmen was een grote verrassing.
Zoiets had ik nog nooit gezien en wij waren allemaal verrast.
We hadden er zo'n 15 uren werk opzitten en wilden dolgraag iets filmen,
en toen kwam plotseling dit enorme zeemonster langsrollen.
Dit is een pyrosoom, oftewel een tunicatenkolonie.
Hier waren we niet op uit,
wij zochten naar koralen, diepzeekoralen.
Dadelijk krijg je er een te zien.
Dit is een kleintje, zo'n 5 cm hoog,
opgebouwd uit calciumcarbonaat.
Je ziet zijn tentakels met de stroming meebewegen.
Een dier als dit wordt waarschijnlijk 100 jaar oud.
Bij de groei neemt het uit het water chemische stoffen op.
Welke stoffen dat zijn en hoeveel van elk,
hangt af van de temperatuur, van de pH
en van de voedingsstoffen.
Als we doorhebben hoe deze stoffen in hun skelet worden opgenomen
kunnen we terug gaan, fossielen verzamelen
en reconstrueren hoe de oceaan er in het verleden heeft uitgezien.
Hier zijn we bezig een koraal op te zuigen
om het in een monsterbak te doen.
We doen dat voorzichtig, zeg ik erbij.
Sommige organismen worden nog ouder.
Dit is een zwart koraal, Leiopathes. De foto is genomen
door mijn collega Brendan Roark, bij Hawaï, op een diepte van 500 m.
Vierduizend jaar is heel lang.
Je kunt een takje van zo'n koraal polijsten.
Dit stukje is 100 micrometer breed.
Brendan heeft analyses gedaan aan deze koralen
-- je kunt de merktekens zien --
en hij heeft kunnen aantonen dat dit jaarringen zijn,
dus zelfs op een diepte van 500 m
kan koraal seizoenswisselingen vastleggen,
wat nogal spectaculair is.
Maar 4000 jaar brengt ons nog niet terug tot de piek van de laatste ijstijd.
Wat moeten we dan doen?
We stappen over naar de fossiele koralen.
Nu vindt mijn onderzoeksteam mij niet meer zo aardig.
Maar we gaan door.
Er zijn overal reusachtige haaien,
er zitten pyrosomen, er zwemmen holothuries,
er leven enorme sponzen,
maar ik stuur ze naar beneden naar die dode fossielen
en laat ze dag in dag uit de zeebodem afstropen.
We verzamelen al die koralen, we halen ze naar boven en sorteren ze.
Maar ze verschillen allemaal in ouderdom.
Als we ze kunnen dateren
en die chemische signalen kunnen meten,
kunnen we erachter komen
wat er in het verleden in de oceaan is gebeurd.
Hier zien we aan de linkerkant
een plakje uit een koraal, heel zorgvuldig gepolijst
en gefotografeerd.
Aan de rechterkant
zie je datzelfde stukje koraal, bestraald in een kernreactor
voor kernsplijting.
Overal waar verval is geweest
is dat zichtbaar in het koraal,
aan de verdeling van het uranium.
Waarom doen we dit?
Uranium wordt niet hoog aangeslagen,
maar ik ben er dol op.
Uit het verval leiden we het tempo en de datering af
van wat er in de oceaan gebeurt.
Zoals ik eerder al zei,
zijn we daarnaar op zoek in ons onderzoek naar het klimaat.
We bepalen de hoeveelheden uranium
en thorium, een dochterproduct, in deze koralen
en daarmee bepalen we hoe oud de fossielen precies zijn.
Met deze animatie van de Zuidelijke Oceaan
laat ik zien hoe we deze koralen gebruiken
om de oude geschiedenis van de oceaan te achterhalen.
Je ziet hier de dichtheid van het oppervlaktewater
in een animatie van Ryan Abernathey.
De gegevens beslaan maar één jaar,
maar laten zien hoe dynamisch de Zuidelijke Oceaan is.
De intensieve menging vooral in de Drake Passage,
het gebied binnen de zwarte lijn,
is één van de sterkste zeestromingen op aarde,
die hier van west naar oost stroomt.
Die vermenging is erg turbulent vanwege de enorme onderzeese bergen.
En daardoor kunnen zeewater en atmosfeer CO2 en warmte uitwisselen.
Zo 'ademen' de oceanen door de Zuidelijke Oceaan.
We hebben koralen verzameld aan beide kanten van deze passage
en mijn uraniumdatering heeft iets verrassends opgeleverd:
de koralen zijn noordwaarts geëmigreerd
tijdens de overgang van het glaciaal naar het interglaciaal.
We weten de oorzaak niet
maar we denken aan de voedselbronnen
en misschien de zuurstof in het water.
Op dit punt zitten we.
Wat weten we nu over het klimaat
door de studie van die zuidelijke koralen?
We hebben onderzeese bergen afgestroopt, fossiele koralen verzameld,
zie hier mijn illustratie.
In de ijstijd, zo denken we
nu we de koralen hebben geanalyseerd,
was de Zuidelijke Oceaan in de diepte erg rijk aan koolstof
afgedekt door een laag water van geringere dichtheid,
die het CO2 tegenhield zodat het niet in de atmosfeer kwam.
Minder oude koralen toonden ons
dat door de klimaatverandering het water deels vermengd was geraakt.
Daardoor is er koolstof naar boven gekomen.
En als we recentere koralen analyseren
of koralen van nu naar boven halen
en de chemische samenstelling bepalen,
zien we dat koolstof in de oceaan kan worden opgenomen of afgestaan.
Zo kunnen we fossiele koralen gebruiken
om meer te leren over ons milieu.
Ik laat jullie nog één plaatje zien:
een beeld uit het eerste filmpje dat ik jullie heb laten zien.
Dit is een spectaculaire koralentuin.
We hadden niet verwacht zulke mooie dingen te vinden
op dieptes van duizenden meters.
Er zijn daar nieuwe soorten.
Het is gewoon een prachtige plek.
Er zitten fossielen tussen.
Je hebt nu geleerd de fossiele koralen die daar beneden zijn te waarderen.
Wanneer je weer eens het geluk hebt over de oceaan te vliegen
of over de oceaan te varen,
bedenk dan dat daar beneden gigantische bergen zijn
die niemand ooit gezien heeft,
en dat er prachtige koralen zijn.
Dankjewel.
(Applaus)