De geologische tijdschaal, die vaak wordt gezien als een lineaire opeenvolging van gebeurtenissen, toont bij nader inzien een complexer en gestructureerder verhaal. Recent onderzoek, gepubliceerd in Earth and Planetary Science Letters, past multifractale analyse toe op de geologische tijdschaal. Dit suggereert dat de grenzen tussen geologische perioden niet willekeurig verspreid zijn, maar een complex, hiërarchisch patroon vertonen.
Een internationaal team, waaronder professor Shaun Lovejoy van McGill University en universitair hoofddocent Fabrice Lambert van de Pauselijke Katholieke Universiteit van Chili, heeft deze ontdekking gedaan. Professor Andrej Spiridonov, een bij de studie betrokken geoloog en paleontoloog, benadrukt dat hoewel geologische tijdlijnen ordelijk lijken, hun indelingen een chaotischer, maar fundamenteel gestructureerd verhaal vertellen. Door de temporele dichtheid van grensgebeurtenissen binnen het Phanerozoïcum Eon, dat de laatste 540 miljoen jaar omvat, te analyseren, ontdekten de onderzoekers dat deze markeringen van significante verandering, zoals massa-extincties en evolutionaire uitbarstingen, zich op een multifractale manier clusteren.
Dit duidt op perioden van relatieve stabiliteit, onderbroken door cascades van grote gebeurtenissen, en onthult een diepe structuur in planetaire veranderingen over meerdere schalen. Om deze complexe temporele relaties te modelleren, ontwikkelde het team een nieuw wiskundig raamwerk, het "compound multifractal-Poisson process". Dit model portretteert de veranderingen in het aardesysteem als geneste hiërarchieën van clusters, wat een genuanceerder begrip van geologische processen biedt.
De studie schat de "outer time scale" van de aarde – de minimale duur die nodig is om de volledige variabiliteit van de planeet vast te leggen – op ongeveer 500 miljoen jaar, mogelijk uitlopend tot een miljard jaar. Dit suggereert dat kortere observationele perioden belangrijke extremen in het gedrag van de aarde kunnen missen, vooral gezien het feit dat de menselijke geschiedenis slechts een recente periode van relatieve rust vertegenwoordigt.
De implicaties van dit onderzoek zijn verstrekkend. Door de multifractale aard van geologische gebeurtenissen te begrijpen, kunnen wetenschappers hun modellen voor het voorspellen van toekomstige planetaire veranderingen verfijnen. Professor Lovejoy benadrukt dat zonder rekening te houden met de clustering van deze grenzen, interpretaties van klimaat, ecosystemen en planetaire verschuivingen uit het verleden bevooroordeeld kunnen zijn. Dit verbeterde begrip van de structuur van de diepe tijd is cruciaal voor het ontwikkelen van nauwkeurigere voorspellende modellen, die inzicht bieden in het vermogen van de planeet tot zowel langdurige stabiliteit als plotselinge onrust.