Technieken voor de reconstructie van vroegere klimaatveranderingen in zeeën en oceanen zijn best goed ingeburgerd. Voor landgebieden, waar Peterse actief is, staan ze nog in de kinderschoenen. Bovendien is het op land veel moeilijker om goede klimaatarchieven te vinden: natuurlijke opslagplaatsen van informatie over het klimaat uit het verleden. Waar je op zee vaak simpelweg een boorkern uit de zeebodem neemt en zo, laag voor laag, teruggaat in de tijd, ligt dat op land een stuk ingewikkelder, zegt Peterse. ‘De zee is eigenlijk één grote bak water. Op land heb je zoveel verschillende landschappen en invloeden.’ 

Voor haar klimaatreconstructies werkt Peterse samen met chemici, biologen en aardwetenschappers. En: haar onderzoek omvat zowel de actuele periode als het paleodomein. ‘In die zin ben ik eigenlijk een beetje overal’, verklaart Peterse. 

Is die kruisbestuiving dan ook de reden voor de prijs? 

‘Ja, dat denk ik. De prijs was voor mijn bijdrage aan het ontwikkelen van reconstructiemethodes voor vroegere temperatuur op land. Net als in zee produceren micro-organismen op land biomarkers waarvan de structuur bij verschillende temperaturen net iets anders is. Deze aanpassing helpt bacteriën hun celwanden te beschermen tegen veranderende klimaatomstandigheden, waardoor dezelfde bacteriën in bodems, meertjes en rivieren in de tropen net iets andere moleculen in hun celmembraan maken dan in de poolgebieden. De moleculen die we meten zijn membraanlipiden, specifiek vertakte GDGTs, glycerol dialkyl glycerol tetraethers, die daar de doorlaatbaarheid en stevigheid reguleren. Door toevoegen of verminderen van de vertakkingen via methylering beschermen de bacteriën hun celwanden tegen veranderende omstandigheden in hun leefomgeving. Als de temperatuur afneemt, voegen de bacteriën meer methyleringen toe aan de tetraethers om zo de stevigheid van hun membranen aan te passen. Deze ether-verbindingen zijn zeer resistent, en zorgen er ook voor dat de membraanlipiden heel goed in het sediment bewaard blijven. Op geologische tijdschalen, je kunt ze dus in miljoenen jaren oude sedimentafzettingen terugvinden. Dat maakt ze geschikt als biomarkers. Door de structuur van die moleculen te bepalen, kan ik reconstrueren bij welke temperatuur ze zijn gevormd.’  

Welke uitdagingen zijn er bij klimaatreconstructies op land? 

‘Van de oceaan weten we vrij goed welke organismen specifieke, temperatuurgevoelige biomarkers maken. Die organismen kun je in het lab opkweken om te testen hoe omgevingsfactoren zoals temperatuur de samenstelling van hun biomarkers beïnvloeden. Voor ons werk ligt het lastiger, want we weten nog niet precies welke bacteriën deze biomarkers maken. De tweede beperking is de beschikbaarheid van een goed sedimentarchief. Het Chinese lössplateau is daar een mooi voorbeeld van: een soms wel 300 meter dikke stofafzetting die tot een miljoen jaar teruggaat. In het veld zie je aan kleurverschillen al de afwisseling tussen ijstijden en warmere periodes – een soort streepjescode in het landschap. In die lagen zitten zowel bodembacteriemoleculen als plantenresten, waarvan je via waterstofisotopen ook vroegere neerslag kunt reconstrueren. China is in dat opzicht een unieke plek. Er zijn ook nog wel andere plekken, maar die sedimenten gaat niet zover terug in de tijd.’  

We pakken de lift naar boven voor een kijkje in het Organic Geochemistry Lab. Peterse wandelt naar een apparaat dat een doodnormale magnetron blijkt te zijn. Daarin worden de biomarkers door microgolven gescheiden van de sedimentmonsters waarin ze zitten. ‘Voor dit soort extracties gebruiken we organische oplosmiddelen,’ zegt Peterse. ‘Daarmee halen we de lipidenfractie, de biomarkers, uit het sediment.’ Door de microgolfenergie dringt het oplosmiddel sneller door in de cellen en sedimentdeeltjes.  

‘Na extractie schonen we het totaalextract op in verschillende polariteitsfracties,’ legt Peterse uit. Dat gebeurt met kolomchromatografie, waarbij de moleculen worden gescheiden op basis van hun polariteit. ‘Zo weten we zeker dat we tijdens analyse echt alleen maar naar de biomarkers kijken waarin we geïnteresseerd zijn.’ 

En dan: analyseren maar. We duiken een ander lab in, waar gas- en vloeistofchromatografen staan. ‘Daar gaan onze polariteitsfracties in,’ zegt Peterse. Hier worden de verschillende moleculen in de fracties nog verder van elkaar gescheiden en doorgesluisd naar een massaspectrometer. Nu wordt duidelijk welke moleculen aanwezig zijn en welke structuur ze hebben. Zo kun je bijvoorbeeld zien of een molecuul meer of minder koolstofketens, dubbele bindingen of vertakkingen heeft – eigenschappen die afhangen van de temperatuur waaronder het gevormd is. 

Door een fikse hagelbui lopen we naar een ander gebouw. In de kelder bevindt zich een grote koelruimte met boorkernen in plastic hulzen, allemaal netjes gelabeld. Peterse wijst er ééntje aan. ‘Dit zijn sedimentkernen uit Europese meertjes uit de Jonge Dryas [~12,000 jaar geleden, red.]. Dat was een koude periode tijdens de opwarming na de laatste ijstijd. Toen viel in één keer de oceaancirculatie stil en koelde het heel hard af in Europa. Die periode wordt gebruikt als analoog voor wat er nu zou gebeuren als de oceaancirculatie stilvalt. Zoiets kan gebeuren als de poolkappen afsmelten. Dan vormt er een zoetwaterlaag die de zeestroming blokkeert die warm water naar ons continent brengt. Hierbij wordt West-Europa heel erg koud. Ik heb de methodes ontwikkeld om uit de Jonge Dryas-kernen de temperatuur te reconstrueren.’  

Waarom is landklimaatonderzoek zo belangrijk?  

‘Wij wonen op land, dus het is belangrijk om te weten wat er gebeurt als het klimaat verandert. Als het warmer wordt, gaat het dan meer of minder regenen? En wat voor effect heeft klimaatverandering op onze vegetatie? Die signalen vind je niet op de zeebodem. Daarvoor heb je echt klimaatarchieven op land nodig en moet je nieuwe methodes ontwikkelen om uit die archieven, met behulp van de aanwezige biomarkers, oude klimaatcondities te reconstrueren.’ 

Nog even over de prijs. Op de website van de Universiteit Utrecht zei je: ‘Ik heb altijd gemengde gevoelens gehad over het hele systeem van onderscheidingen’. Wat bedoel je daarmee? 

‘Bij zulke prijzen speelt vaak veel bias mee: meestal worden eenzelfde type onderzoekers genomineerd, waardoor er weinig diversiteit zit in de laureaten. Toch kan iedereen een collega die je bewondert nomineren. En dat zou iedereen vaker moeten doen.’