Net als de machtige Yukon in Alaska stroomde ooit een brede rivier over Antarctica, die een zacht dal volgde dat door tektonische krachten was gevormd in een tijd voordat het continent in ijs werd ingekapseld. Begrijpen wat er gebeurde toen rivieren van ijs later de vallei vulden, zou bepaalde klimatologische en geologische raadsels over het zuidelijkste continent kunnen oplossen.

De vallei is Lambert Graben in Oost-Antarctica, nu de thuisbasis van ’s werelds grootste gletsjer. Gevangen onder het ijs is de graben (Duits voor greppel of geul) een prachtige, diepe kloof. Maar voordat Antarctica 34 miljoen jaar geleden diepbevroren raakte, was de vallei relatief vlak en gevuld door een luie rivier, waardoor geologen voor een raadsel kwamen te staan: Hoe is de Lambert Graben zo steil geworden, en wanneer is hij uitgesleten?

De sleutel tot de geschiedenis van de Lambert Graben is gevonden in sedimentlagen vlak voor de kust, in de Prydz Baai. In een nieuwe studie heeft Stuart Thomson, een geoloog aan de Universiteit van Arizona (UA) in Tucson, naar het verleden gekeken door het zand te ontcijferen dat door de rivier is afgezet, en de rommelige stapels die door de gletsjer zijn achtergelaten. Het rivierzand is bedekt met een dikke laag grover sediment dat het begin aangeeft van glaciale erosie in de vallei, zo ontdekten de onderzoekers. De erosiesnelheid verdubbelde meer dan toen de gletsjers binnentrokken, zei Thomson.

“De enige manier waarop dat kon gebeuren is door gletsjers,” zei hij. “Ze begonnen te malen en diepe valleien te vormen.”

Inzicht in wanneer gletsjers zich voor het eerst een weg baanden over Antarctica zal wetenschappers helpen om de reactie van de ijskap op de klimaatverschuivingen op aarde beter te modelleren, zeiden de onderzoekers.

“Er wordt veel moeite gedaan om te modelleren hoe gletsjers op Antarctica stromen, en deze modellen hebben een landschap nodig waarover gletsjers kunnen stromen,” vertelde Thomson aan OurAmazingPlanet. “Zodra deze modellen veranderingen uit het verleden kunnen voorspellen, kunnen ze nauwkeuriger voorspellen wat er zal gebeuren met toekomstige klimaatveranderingen.”

De sedimenten bevatten ook aanwijzingen voor de tektonische evolutie van Oost-Antarctica, en een bergketen die begraven ligt onder de enorme, dikke ijskap.

De bevindingen zijn gedetailleerd beschreven in het maartnummer 2013 van het tijdschrift Nature Geoscience.

Geschiedenis van het ijs

Lambert Graben is gevormd tijdens het uiteenvallen van Gondwana, een oud supercontinent, een proces dat in fasen plaatsvond. Antarctica, India en Afrika scheurden in het late Krijt (ongeveer 80 miljoen jaar geleden) uit elkaar. Door de splitsing ontstonden lange, lineaire valleien die loodrecht op de kustlijnen van de continenten stonden. In die tijd was het klimaat op aarde warmer dan tegenwoordig, en toen Antarctica zich zuidwaarts verplaatste en zich boven de Zuidpool vestigde, wemelde het continent van de planten en dieren.

Wetenschappers kunnen deze vroegere omgeving gedeeltelijk reconstrueren met fossielen en met radar die onder het ijs tuurt om de vormen van het gesteente eronder in kaart te brengen. Op een 3D-kaart van het huidige Antarctica zijn afgronden te zien die door gletsjers zijn uitgeslepen, ruige bergen en andere overblijfselen van het warmere bestaan.

Maar de overzichten vertellen niets over hoe het landschap eruitzag voordat het ijs al die kenmerken uitsneed. “Mensen hebben gespeculeerd wanneer de grote fjorden zich onder het ijs hebben gevormd,’ zei Thomson. “Maar niemand weet het zeker totdat je monsters neemt van de rotsen of de sedimenten.”

Thomson en zijn collega’s hebben sedimenten geanalyseerd die zijn opgeboord van de oceaanbodem vlak voor de Lambert gletsjer, maar ook van morenen aan land, de steenhopen die door gletsjers omhoog zijn geduwd. Aan de hand van proeven met mineralen in het zand en de modder konden zij nagaan wanneer en hoe snel het oppervlak geërodeerd is.

Dit is wat de sedimenten zeggen: Van ongeveer 250 miljoen tot 34 miljoen jaar geleden was het gebied rond de Lambert gletsjer relatief vlak en werd het gedraineerd door langzaam stromende rivieren, aldus Thomson. Ongeveer 34 miljoen jaar geleden, wat samenvalt met een afkoeling van het klimaat op aarde, verschenen er grote gletsjers, die de spectaculaire vallei vormden die nu verborgen ligt onder dik ijs.

“Het leek erop dat dit al heel vroeg gebeurde, 34 tot 24 miljoen jaar geleden,” zei Thomson. De erosie vertraagde drastisch toen de ijskap zo’n 15 miljoen jaar geleden stabiliseerde, zei hij.

Zowat 5.250 tot 8.200 voet rots is sindsdien verdwenen, platgewalst door gletsjers en meegevoerd door het ijs, volgens de studie.

Begraven bergketen

Lambert Graben strekt zich uit over 375 mijl (600 km) landinwaarts, eindigend bij een van Antarctica’s meest raadselachtige kenmerken – een ingegraven bergketen genaamd de Gamburtsev Mountains. Bedolven onder het ijs, rezen de bergen op tijdens de uitbarsting van Gondwana. Geologisch bewijs suggereert dat de grillige pieken omhoog zijn geduwd door twee opwaartse liftpulsen, ongeveer 250 miljoen jaar geleden en 100 miljoen jaar geleden.

Maar Thomson en zijn collega’s hebben in de sedimenten geen bewijs gevonden voor een tweede opwaartse liftfase 100 miljoen jaar geleden. Het rivierzand bevat mineralen uit het Gamburtsev gebergte, en de minuscule korrels suggereren dat de bergen hun hoogte hebben gekregen met één tektonische duw.

“Dit onderstreept zowel de opmerkelijke leeftijd van het gebergte als de buitengewone mate waarin het subglaciale landschap bewaard is gebleven,” schrijft Darrel Swift in een begeleidend artikel in Nature Geoscience. Swift, een geoloog aan de Universiteit van Sheffield in het Verenigd Koninkrijk, was niet betrokken bij het onderzoek.

Email Becky Oskin of volg haar @beckyoskin. Volg ons @OAPlanet, Facebook of Google+. Origineel artikel op LiveScience’s OurAmazingPlanet.