Enorme vulkanutbrudd, masseutryddelser og jordens plater som krasjer og dras fra hverandre. Jorden har gjennomgått store forandringer opp igjennom historien.

Forskere i USA har sett på hvordan store hendelser har fordelt seg opp igjennom de siste 260 millioner årene.

Da fant de at den geologiske aktiviteten ser ut til å toppe seg i sykluser på 27,5 millioner år. De kaller det jordens puls.

- Mange geologer mener at geologiske hendelser skjer tilfeldige over tid. Men vår studie gir statistiske bevis for en syklus. Den antyder at disse hendelsene henger sammen og at de ikke er tilfeldige, sier leder av studien Michael Rampino i en pressemelding.

Han er professor ved New York University.

Ti topper

Forskerne så på 89 godt daterte hendelser de siste 260 millioner år. Det var masseutryddelser på land og i havet, enorme oppkommer av lava, endringer i jordens plater, tap av oksygen i havet og tydelige skiller i de geologiske lagene.

Når hendelsene blir satt opp i en liste, ser de nokså tilfeldig og uordnet ut. For de store masseutryddelsene kommer ikke med nøyaktig 27,5 millioner år mellomrom.

Men når forskerne gjorde statistiske analyser av de forskjellige type hendelsene, dukket det opp et mønster. De fant ut at den geologiske aktiviteten så ut til å følge en syklus.

Toppene viste seg på disse tidspunktene: for 7, 35, 61, 95, 124, 140, 186, 196, 213 og 255 millioner år siden.

Mer presise dateringer

Det er ikke første gang forskere finner et slikt mønster.

Ganske tidlig så forskere noe som lignet sykluser i de geologiske lagene, forteller Lars Eivind Augland.

- Men det er først de siste par tiårene at forskere har kunnet teste dette ordentlig, fordi vi har fått mer presise dateringer.

Augland er forsker ved Senter for Jordens utvikling og dynamikk på Universitetet i Oslo. Han har sett på den nye studien.

Mellom 26 og 36 millioner år

Tidligere har forskere funnet rytmer på mellom 26 og 36 millioner år.

I en studie fra 1984 i tidsskriftet PNAS rapporterte forskere for eksempel om en gjennomsnittlig intervall på 26 millioner år mellom utryddelser.

I 1990 skrev forskere i tidsskriftet Nova Terra at endringer i havnivået ser ut til å følge en syklus på 33 millioner år.

Dette er to av mange studier som forskerne referer til i den nye studien.

Hvilke hendelser som tas med i analysen og hvor gode dateringene er, påvirker hva slags mønstre de finner.

Finnes en annen type syklus

Stemmer det at jorden har en slik rytme?

- Det som er veldig godt dokumentert og som de aller fleste i geofagmiljøet er enige om, er at det er variasjoner i klima som er knyttet til jordens bane rundt sola, sier Lars Eivind Augland.

Disse variasjonene i jordens bane og helning kalles Milanković-sykluser. De går i perioder på titusener og hundretusen år.

Men den mulige syklusen det er snakk om i den nye studien, går over mye, mye lenger tid.

- Ett eller annet sted mellom 26 og 30 millioner år ser det ut til at det er syklisitet, sier Augland.

Syklisitet er et mønster som gjentar seg.

- Jeg tror nok det er flere og flere som er enig i dette. Så er det store spørsmålet om man kan finne en eller annen mekanisme som forklarer det.

Her er ikke forskerne enige, sier Augland.

Lava-flommer

De to mest kjente store hendelsene er perm-trias-utryddelsen for 252 millioner år siden og utryddelsen av dinosaurene for 65 millioner år siden. Begge er med i forskernes statistiske analyse.

Masseutryddelsen for 252 millioner år siden skyldtes en magmaprovins i Sibir.

En magmaprovins er enorme områder med kjempesvære vulkanutbrudd, der lava flommer utover land eller havbunnen.

For 65 millioner år siden gjorde en komet utslaget for dinosaurene og mange andre dyr.

Også for 184 og 201 millioner år siden var det enorme magmaprovinser som førte til utryddelser. En av dem finner man rester av i Karoo-ørkenen i Sør-Afrika.

Den andre er den Sentralatlantiske magmaprovinsen. Der pøste det ut lava for 201 millioner år siden. Da hang Nord-Amerika, Sør-Amerika, Afrika og Europa sammen i det som var igjen av superkontinentet Pangea.

Forskere finner spor etter utbruddet på alle disse kontinentene, og det regnes for en årsak til at kontinentene omsider brøt fra hverandre.

Også for 260 millioner år siden var det en utryddelse, som du kan lese mer om i denne saken.

Lavautbruddet som ikke ga masseutryddelse

Forskerne har også med en magmaprovins som flommet ut lava for 134 millioner år siden. Denne jobber Lars Eivind Augland selv med for tiden.

Denne hendelsen førte ikke til en masseutryddelse.

- Det forteller oss kanskje noe om hva som skal til for at en sånn massiv vulkansk hendelse fører til en masseutryddelse, særlig i havet, sier Augland.

Han mistenker at det har å gjøre med hva slags sedimenter og stein som lavaen trenger seg igjennom.

For 134 millioner år siden ser det ut at lavaen går i sandstein, som ikke har noe særlig organisk materiale, ifølge Augland.

Dersom lavaen trenger igjennom sedimenter med organisk materiale, som har mye karbon, så kan det føre til mer CO2 i atmosfæren. Det kan igjen påvirke klimaet og kjemien i havet.

Flere forslag

For 93 millioner år siden skjedde det også en katastrofe. Da ble deler av havet tappet for oksygen. Mange sjødyr døde ut. Hendelsen kalles OAE 2. Også den var knyttet til en magmaprovins.

Forskerne har også listet opp perioder da det ble fart i havbunnsspredningen. Det er perioder da jordens plater flyttet mer på seg og det ble dannet ny havbunn.

Er det noen sammenheng mellom dette? Det tror forskerne bak den nye studien.

De skriver at årsaken til de mulige syklusene kan ligge i jordens indre eller ha å gjøre med solsystemets ferd gjennom galaksen.

Et forslag er at syklusene passer med jordens svingninger i forhold til det galaktiske planet, eller at solsystemet går igjennom dotter med mørk materie, som forklart i en artikkel i The Conversation.

Ligger svaret i jordens indre?

En av hypotesene som forskere jobber med, handler om jordens indre, ifølge Lars Eivind Augland.

Den går ut på at platetektonikk kan påvirke dypet av mantelen nede ved kjernen.

Der platene i Jordens ytterste lag går fra hverandre, dannes det ny havbunn.

I den andre enden vil plater bli presset under andre plater. Det kalles subduksjon.

Platene som presses ned i mantelen, løsner. Siden de er kaldere, vil de synke. Om platene synker helt ned til grensen ved jordens kjerne, kan de forstyrre det som ligger der nede.

- På grensen mellom jordens kjerne og mantel er det områder med materiale som har andre egenskaper enn mantelen rundt, sier Augland.

- I disse områdene antar man at det dannes varmesøyler som går opp igjennom mantelen og gir grunnlag for de ekstraordinære vulkanske hendelsene.

Altså kan man tenke seg at ekstrem vulkansk aktivitet kommer etter perioder med mye subduksjon.

Forskere ved Senter for Jordens utvikling og dynamikk jobber for å finne ut mer av disse prosessene.

Havbunnsspredning og klima

Voldsom vulkansk aktivitet kan endre klimaet ved å spy ut klimagasser.

Havbunnsspredning henger sammen med havnivå, som du kan lese mer om i denne saken. Men det kan også påvirke klimaet over lange tidslinjer, forteller Augland.

Han viser til en studie fra 2018, der forskere fant at havbunnspredning og CO2-nivå varierte over sykluser på 26 millioner år.

- Er det mye havbunnsspredning, så er det mye ung og varm havbunnskorpe. Denne skorpen kan ta til seg CO2 via reaksjoner med havet. Det er en av tingene som regulerer CO2-nivået, sier Augland.

- Store spørsmål

For å gjøre det enda mer komplisert så kan klimaet ha en tilbakevirkende kraft på platetektonikk også.

- Man kan tenke seg at hvis det er et veldig kaldt klima, så er det istider som gjør at mye vann er bundet i is. Da blir det mer vekt på kontinentene og lavere havnivå. Det kan kanskje påvirke platetektonikken til en viss grad.

Er det varmt, så kan det øke forvitring og erosjon og dermed hvor raskt sedimenter bygger seg opp på havbunnen.

- Hvis det er mye sedimenter som lastes på havbunnen, så påvirker det vektfordelingen på havbunnskorpe versus kontinentalskorpe, sier Augland.

Her er det mye å ta tak i for forskere fremover. Hvordan henger alt sammen?

- Det er mange store spørsmål som vi ikke har noe godt svar på, sier Augland.

Referanse:

Michael R.Rampino, KenCaldeira & Yuhong Zhuc: «A pulse of the Earth: A 27.5-Myr underlying cycle in coordinated geological events over the last 260 Myr», Geoscience Frontiers. 17. juni 2021.