Voor mij is dit de eerste keer dat ik de Atlantische Oceaan per schip overbrug. Martin en ik zijn paleoklimatologen: wij bestuderen het klimaat van het verre verleden (grofweg van de afgelopen zestig miljoen jaar). Met verschillende methodes verzamelen we monsters van plankton uit de waterkolom en het sediment. Dit doen we omdat we beter willen begrijpen hoe het klimaat zich in het verleden ontwikkeld heeft. Door de anthropogene (door de mens veroorzaakte) toevoeging van kooldioxide (CO2) aan de atmosfeer warmt de aarde op. Om evenhoge CO2 concentraties te vinden in het verleden als vandaag de dag (~400 ppm), moet je minstens drie miljoen jaar terugkijken in het klimaatarchief. Het mooie is dat we dan gelijk kunnen zien wat er daarna gebeurd is met het klimaat.

Genieten van het uitzicht achterop het dek van de RV Pelagia - Foto: Lisette Mekkes

Microfossieltjes
Om het geologische verleden te bestuderen kijken we naar sedimenten op de bodem van de oceaan, die daar over de decennia neergedwarreld zijn en zich verzamelen in oceaanbekkens. Deze sedimenten zitten barstensvol informatie over de omstandigheden waarin ze naar beneden kwamen regenen: de samenstelling van de microfossieltjes en andere meetbare eigenschappen van het sediment kunnen worden gebruikt om de klimaatvariabelen waarin we geïnteresseerd zijn—zoals CO2, temperatuur, zeespiegel, ijsvolume, etc.—te reconstruëren. We gebruiken deze eigenschappen dan als 'proxy' voor de omstandigheden in het verleden.  

Temperatuur- en ijsvolumereconstructies
Wij zijn voornamelijk geïnteresseerd in temperatuur- en ijsvolumereconstructies. We meten hiervoor de chemische samenstelling van de kalkskeletjes van microfossiele algen. De ratio van zware versus lichte zuurstof-isotopen (de
δ18O) van foraminiferen vormt de basis van het geologische klimaatarchief. De grootste beperking van dit archief is dat deze ratio door zowel de omgevingstemperatuur als de samenstelling van het water waaruit de moleculen worden opgenomen bepaald wordt. De isotopische samenstelling van het water wordt op zijn beurt voornamelijk door ijsvolume beïnvloed. Met een nieuwe methode, genaamd 'clumped isotopes' zijn we in staat deze twee effecten te onderscheiden, en kunnen we dus uitpluizen of een een verandering in de δ18O van het kalkskeletje veroorzaakt wordt door temperatuursveranderingen of door veranderingen in het globale ijsvolume.

Door een natuurkundig proces hebben zware zuurstof- en koolstofisotopen de neiging om in één carbonaatmolekuul samen te klonteren wanneer de omgeving kouder is. Dit proces is onafhankelijk van de samenstelling van het water, en lijkt tot dusver niet beïnvloed te worden door hoe de kalk precies neerslaat.  Op deze expeditie nemen we monsters om zo deze nieuwe proxy te kalibreren; door tegelijkertijd de temperatuur te meten en de kalkskeletjes van levende foraminiferen te analyseren. Door deze recente microfossielen te analyseren, kunnen we dan de vormingstemperaturen van kalkskeletjes uit oudere sedimenten reconstrueren.

Plankton vangen onderweg van de tropen naar het noorden
Om zo’n goed mogelijk beeld te krijgen van hoe de foraminiferen het temperatuursignaal in hun kalkskeletjes inbouwen, vangen we alle plankton van bepaalde dieptes gedurende het hele transect, waarbij we tegelijkertijd de temperatuur en andere relevante eigenschappen van het water (de beschikbare nutriënten, de hoeveelheid koolstof, etc.) meten. Omdat onze expeditie vanuit de tropen naar het noorden gaat, kunnen we een groot temperatuurbereik beslaan. Het multinet slepen we langzaam varend achter het schip aan, waarbij we op specifieke dieptes het ene net sluiten om het volgende te openen. Zo komen we precies te weten op welke dieptes welke foraminiferen leven, en hoe koud of warm het daar is.

Tevens nemen we monsters van de verschillende diepts voor andere parameters en noteren we de temperatuur (mbt de CTD). We hebben bovendien vier zogenaamde 'in-situ' pompen die op een bepaalde diepte in het water kunnen pompen en filtreren (door een zeef met kleine poriegrootte). We kijken ook nog naar de bovenste laag van het sediment dat we bemonsteren met een multi-core, waarbij kleine PVC-buisjes de bovenkant van het sediment in worden gedrukt. Hierdoor kunnen we zien wat de benthische (in de bodem levende) foraminiferen doen. En met een piston-core verzamelen we zo’n vijftien meter sediment om klimaatreconstructies te kunnen maken van het heden tot en met de laatste ijstijd.

De Multi-Core wordt te water geladen vanaf de RV Pelagia.  Foto: Ilja Kocken

24-uurs station
Na slechts vier dagen varen en een beetje wennen aan de zwenkingen van het schip, stond ons al het eerste grote station te wachten: een druk bemonsteringsprogramma dat rond negen uur ’s avonds begon en pas de volgende middag rond vier uur was volbracht. Het was fascinerend om te zien hoe georganiseerd en effectief de bemanning van het schip het ene na het andere aparaat overboord hing of aan boord bracht. De piston-core (een achttien meter lange buis) werd onder een aardige deining succesvol aan boord gebracht met zo’n 12.5 meter sediment. Op de plek waar we deze kern namen zou dat wel zo’n 125 duizend jaar kunnen zijn! De volgende paar dagen zijn Martin en ik druk in de weer geweest met de organisatie van alle nieuwe monsters, zodat we als we weer terug zijn in Utrecht gelijk aan de slag kunnen.

Zwaar weer
Onderweg naar het hoge noorden blijkt helaas dat de wind en de deining flink toenemen—een stuk meer dan we hadden gehoopt. Dit is niet alleen onhandig omdat je af en toe wegglijdt bij de eettafel, maar ook erg vervelend omdat het onmogelijk is om nog met het multi-net te varen (dan komt er teveel spanning op de kabel en scheuren de netten). Sedimentmonsters nemen is ook geen optie bij grote deining, omdat de boorkern dan eerder een roerstokje wordt dan een appelboor. Als we in water van zo’n vier graden varen, met een luchttemperatuur van -0.1 °C en het er niet uitziet dat we een piston-core kunnen gaan nemen bij dit weer, besluiten we met tegenzin dat we toch maar een zuiderlijkere route gaan nemen. We hopen dat we de tijd die we hiermee besparen later alsnog kunnen investeren om ons hele arsenaal aan metingen op een later station los te kunnen laten. Na de koerswijziging versnelt het schip van zo’n vijf knopen tegen de wind en stroming in naar 10 knopen, en zijn we hard onderweg naar het volgende station.

Fijne werksfeer
Doordat wij zo in spurten te werk moeten gaan op de stations, hebben we in de tussentijd de mogelijkheid om te genieten van meezwemmende dolfijnen en alles-onderschijtende meeuwen. Ook helpen we de andere wetenschappers aan boord die continu in de weer zijn met incubatie-experimenten, bemonstering van de waterkolom, en de fameuze plankton-pomp. Hierdoor ontstaat een fijne werksfeer waarbij we elkaar helpen om het meeste uit de expeditie te halen.

Romantisch avontuur niet ver van de werkelijkheid
Mijn romantische beeld van avontuur, wilde golven en honderden walvisruggen lijkt niet eens zo heel ver van de werkelijkheid: het is zeker avontuurlijk, we hebben zeer wilde golven gehad (7 meter!) waar we - na enige gewenning - ook van konden genieten. Waar de bemanning aan het begin telkens lachte  als wij schrokken door een grote (achteraf toch kleine) golf en ons vertelde dat dit "nog niets" was, hebben we dit de laatste dagen alleen nog maar als grapje gehoord.Wat je niet doorhebt als je een film van Jack Sparrow in een storm bekijkt, is hoe het voelt om zo keihard rondgeslingerd te worden. Nu heb ik zelf nauwelijks last gehad van zeeziekte (een dagje een beetje flauwtjes), maar het is blijkbaar toch vermoeiend om de hele dag je lichaam rechtop te houden.

Walvissen
De wateren worden nu we meer oostwaards varen gelukkig iets rustiger. We hebben al een aantal stormvogels, vliegende vissen en dolfijnen gespot, en een aantal bemanningsleden heeft een walvisspuit gezien in de verte. De honderden walvissen blijven voorlopig nog uit, ondanks onze frequente pogingen ze in Finding Nemo-achtige walvissenstem vriendelijk uit te nodigen voorbij te komen. We hopen dat ze ons richting Galway nog een bezoekje gunnen!

Ilja Kocken, PhD-kandidaat Universiteit Utrecht.

Foto: Ilja Kocken