Marine Isotope Stages (afgekort MIS), ook wel Oxygen Isotope Stages (OIS) genoemd, zijn de ontdekte stukjes van een chronologische lijst van afwisselend koude en warme periodes op onze planeet, die teruggaan tot minstens 2,6 miljoen jaar. Ontwikkeld door opeenvolgend en gezamenlijk werk van pionier-paleoklimatologen Harold Urey, Cesare Emiliani, John Imbrie, Nicholas Shackleton en tal van anderen, MIS gebruikt de balans van zuurstofisotopen in gestapelde fossiele plankton (foraminifera) afzettingen op de bodem van de oceanen om een milieugeschiedenis van onze planeet. De veranderende zuurstofisotopenverhoudingen bevatten informatie over de aanwezigheid van ijskappen, en dus planetaire klimaatveranderingen, op ons aardoppervlak.
Hoe het meten van mariene isotoopstadia werkt
Wetenschappers nemen sedimentkernen van de bodem van de oceaan over de hele wereld en meet vervolgens de verhouding van zuurstof 16 tot zuurstof 18 in de calcietschalen van de foraminiferen. Zuurstof 16 verdampt bij voorkeur uit de oceanen, waarvan een deel als sneeuw valt op continenten. Tijden waarin sneeuw en ijsvorming zich voordoen, zien daarom een overeenkomstige verrijking van de oceanen in zuurstof 18. De O18 / O16-verhouding verandert dus in de loop van de tijd, meestal als een functie van het volume van gletsjerijs op de planeet.
Ondersteunend bewijs voor het gebruik van zuurstof isotoop verhoudingen als proxy's van klimaatverandering worden weerspiegeld in het bijpassende record van wat wetenschappers denken dat de reden is voor de veranderende hoeveelheid gletsjerijs op onze planeet. De belangrijkste redenen waarom gletsjerijs op onze planeet varieert, zijn beschreven door de Servische geofysicus en astronoom Milutin Milankovic (of Milankovitch) als de combinatie van de excentriciteit van de baan van de aarde rond de zon, de helling van de aardas en de schommeling van de planeet die de noordelijke breedtegraden dichter bij of verder van de baan van de zon brengt, wat allemaal de distributie van inkomende zonne-energie verandert straling naar de planeet.
Concurrerende factoren uitzoeken
Het probleem is echter dat, hoewel wetenschappers in staat zijn geweest om een uitgebreid record van veranderingen in het mondiale ijsvolume in de tijd te identificeren, de exacte hoeveelheid zee niveaustijging of temperatuurdaling, of zelfs ijsvolume, is niet algemeen beschikbaar door metingen van de isotoopbalans, omdat deze verschillende factoren met elkaar verbonden. Maar veranderingen in de zeespiegel kunnen soms direct in het geologische record worden geïdentificeerd: bijvoorbeeld datatrotsen die zich op zeeniveau ontwikkelen (zie Dorale en collega's). Dit type aanvullend bewijs helpt uiteindelijk om de concurrerende factoren op te lossen bij het vaststellen van een meer rigoureuze schatting van de temperatuur in het verleden, de zeespiegel of de hoeveelheid ijs op aarde.
Klimaatverandering op aarde
De volgende tabel geeft een paleo-chronologie van het leven op aarde weer, inclusief hoe de belangrijkste culturele stappen in de afgelopen 1 miljoen jaar passen. Geleerden hebben de MIS / OIS-lijst veel verder gebracht.
Tabel met mariene isotopenstadia
| MIS Stage | Begin datum | Koeler of warmer | Culturele evenementen |
| MIS 1 | 11,600 | warmer | het Holoceen |
| MIS 2 | 24,000 | koeler | laatste ijstijd, Bevolkt Amerika |
| MIS 3 | 60,000 | warmer | het bovenste paleolithicum begint; Australië bevolkt, bovenste paleolithische grotwanden geschilderd, Neanderthalers verdwijnen |
| MIS 4 | 74,000 | koeler | Mt. Toba-superuitbarsting |
| MIS 5 | 130,000 | warmer | vroegmoderne mensen (EMH) verlaten Afrika om de wereld te koloniseren |
| MIS 5a | 85,000 | warmer | Howieson's Poort / Still Bay complexen in zuidelijk Afrika |
| MIS 5b | 93,000 | koeler | |
| MIS 5c | 106,000 | warmer | EMH bij Skuhl en Qazfeh in Israël |
| MIS 5d | 115,000 | koeler | |
| MIS 5e | 130,000 | warmer | |
| MIS 6 | 190,000 | koeler | Midden-paleolithicum begint, EMH evolueert, bij Bouri en Omo Kibish in Ethiopië |
| MIS 7 | 244,000 | warmer | |
| MIS 8 | 301,000 | koeler | |
| MIS 9 | 334,000 | warmer | |
| MIS 10 | 364,000 | koeler | homo erectus bij Diring Yuriahk in Siberië |
| MIS 11 | 427,000 | warmer | Neanderthalers evolueren in Europa. Deze fase lijkt het meest op MIS 1 |
| MIS 12 | 474,000 | koeler | |
| MIS 13 | 528,000 | warmer | |
| MIS 14 | 568,000 | koeler | |
| MIS 15 | 621,000 | ccooler | |
| MIS 16 | 659,000 | koeler | |
| MIS 17 | 712,000 | warmer | H. erectus Bij Zhoukoudian in China |
| MIS 18 | 760,000 | koeler | |
| MIS 19 | 787,000 | warmer | |
| MIS 20 | 810,000 | koeler | H. erectus bij Gesher Benot Ya'aqov in Israël |
| MIS 21 | 865,000 | warmer | |
| MIS 22 | 1,030,000 | koeler |
Bronnen
Jeffrey Dorale van de University of Iowa.
Alexanderson H, Johnsen T en Murray AS. 2010. Een nieuwe datering van de Pilgrimstad Interstadial met OSL: een warmer klimaat en een kleinere ijskap tijdens de Zweedse Middle Weichselian (MIS 3)?Boreas 39(2):367-376.
Bintanja, R. "De dynamiek van de ijskap in Noord-Amerika en het begin van 100.000 jaar oude glaciale cycli." Nature volume 454, R. S. W. van de Wal, Nature, 14 augustus 2008.
Bintanja, Richard. "Gemodelleerde atmosferische temperaturen en zeespiegel wereldwijd in de afgelopen miljoen jaar." 437, Roderik S.W. van de Wal, Johannes Oerlemans, Nature, 1 september 2005.
Dorale JA, Onac BP, Fornós JJ, Ginés J, Ginés A, Tuccimei P en Peate DW. 2010. Hoogtepunt op zeeniveau 81.000 jaar geleden in Mallorca. Science 327 (5967): 860-863.
Hodgson DA, Verleyen E, Squier AH, Sabbe K, Keely BJ, Saunders KM en Vyverman W. 2006. Interglaciale omgevingen van oostkust Antarctica: vergelijking van MIS 1 (Holoceen) en MIS 5e (Laatste Interglaciale) meer-sedimentrecords. Kwartairwetenschappelijke beoordelingen 25(1–2):179-197.
Huang SP, Pollack HN en Shen PY. 2008. Een laat-quartaire klimaatreconstructie op basis van boorgatwarmtefluxgegevens, boorgattemperatuurgegevens en het instrumentele record. Geophys Res Lett 35 (13): L13703.
Kaiser J en Lamy F. 2010. Verbanden tussen Patagonische ijskapfluctuaties en Antarctische stofvariabiliteit tijdens de laatste ijstijd (MIS 4-2).Kwartairwetenschappelijke beoordelingen 29(11–12):1464-1471.
Martinson DG, Pisias NG, Hays JD, Imbrie J, Moore Jr TC en Shackleton NJ. 1987. Age dating en de orbitale theorie van de ijstijden: Ontwikkeling van een hoge resolutie 0 tot 300.000 jaar chronostratigrafie.Kwartair onderzoek 27(1):1-29.
Suggate RP en Almond PC. 2005. The Last Glacial Maximum (LGM) op het westelijke Zuidereiland, Nieuw-Zeeland: implicaties voor de wereldwijde LGM en MIS 2. Kwartairwetenschappelijke beoordelingen 24(16–17):1923-1940.