I en ny studie legger Henrik Svensmark frem nye argumenter for sin omdiskuterte klimateori. Han er tidligere professor ved forskningsinstituttet DTU Space på Danmarks Tekniske Universitet. 

Teorien, som ofte kalles «solteorien», peker på en kobling mellom kosmisk stråling, danning av skyer og klimaet på jorden – og den har fått mye kritikk gjennom årene. 

Blant annet i 2009 da andre forskere etterprøvde teorien i datamodeller. De viste at kosmisk stråling var utilstrekkelig til å skape betingelsene for skydannelse, noe som står helt sentralt i Svensmarks argumentasjon. 

Men nå har Svensmark, i samarbeid med blant andre sin sønn og den kjente DTU-forskeren Martin Enghoff, utført nye laboratorieforsøk og lagt frem et forslag til en teoretisk forklaring. De mener dette vil gi solteorien ny vind i seilene.

– Nå kan vi peke på akkurat hva det er som skjer. Vi har nå en mekanisme som det blir vanskelig å ignorere, sier Jacob Svensmark, som er PhD-student ved Dark Cosmology Centre på Niels Bohr-instituttet, Københavns Universitet. Studien er publisert i tidsskriftet Nature Communications.

Omdiskutert teori skifter navn

Solteorien ble lagt fram første gang i 1996, da Henrik Svensmark fant en sammenheng mellom den kosmiske strålingen, solens syklus og mengden av skyer.

Senere er teorien utvidet til å handle om flere fenomener som styrer mengden av kosmisk stråling i atmosfæren.

I 2012 publiserte Svensmark en studie der han hevdet at solsystemets ferd gjennom galaksen har vært avgjørende for temperaturen på jorda.

Derfor går teorien i dag under det ikke fullt så fengende navnet den kosmoklimatologiske hypotesen.

I det store og det hele er tanken bak den samme. Nemlig at variasjoner i den kosmiske strålingen – for eksempel forårsaket av solens syklus – som rammer atmosfæren vår, påvirker dannelsen av lavtliggende skyer. Skyene reflekterer varmen fra solen ut i verdensrommet igjen.

Dermed setter teorien spørsmålstegn ved om klimaendringene i hovedsak skyldes stigningen i CO2-nivået – slik de fleste forskere mener – eller om kosmisk stråling kan ha like stor innvirkning.

Les mer om Henrik Svensmarks teorier: 

• Drivstoff til debatten om klimamodeller (fra 2009)
• Styrker kontroversiell klimateori (fra 2009)
• Skydannelse med kosmisk stråling (fra 2011)
• Kosmisk stråling inn i varmen (fra 2011)
• Solens syklus påvirker klimaet på jorden (fra 2014)

Aerosoler er den største klimajokeren

Teorien går ut på at den kosmiske strålingen gjør at det blir flere luftbårne partikler som gjør at vann blir til skyer. Vann liker nemlig ikke å binde seg til seg selv, så det trenger en eller annen overflate å sette seg på for å kondensere og bli til dråper, som til slutt blir skyer.

Det er en spesiell type luftbårne partikler, aerosoler, som danner skyer, og mange mener at skyene ved å reflektere sollys virker nedkjølende på planeten. Men skyer bidrar også til drivhuseffekten, siden de holder på varmen.

Det er stor usikkerhet om hvordan aerosolene oppfører seg i atmosfæren. Dermed er det vanskelig å si akkurat hvordan de påvirker klimaet.

Faktisk er aerosoler ifølge FNs klimapanel, IPCC, en av de største ukjente miljøfaktorene.

– I IPCC-rapportens oppsummering står det at den største usikkerheten i strålingspåvirkninger stammer fra forståelsen av hvordan skyer dannes. Og når vi vet at vanndamp ikke kan forme seg som dråper av seg selv, men trenger en aerosol for å bli til en dråpe, er det jo veldig viktig å finne ut hvordan aerosoler blir til skyer, forklarer Jacob Svensmark.

Solutbrudd gjorde skyene mindre

Det springende punkt er altså om man kan koble kosmisk stråling til dannelsen av aerosoler.

Ifølge Jacob Svensmark er sammenhengen påvist flere ganger, om enn indirekte.

I 2016 var han selv med på en studie som viste en mulig sammenheng mellom solutbrudd og skydannelse.

I de største soleksplosjonene, der enorme mengder plasma slynges ut i rommet, skjer det en kortvarig, men kraftig nedgang i kosmisk stråling i jordens atmosfære. Disse fenomenene kalles «Forbush-dykk», fordi de ble påvist av den amerikanske fysikeren Scott E. Forbush i 1937.

Årsaken er at de kosmiske strålene blir blåst vekk fra jorden i omtrent en uke. Hvis Svensmark-teorien er riktig, burde slike fenomener føre til færre skyer; og det var nettopp det de mente å kunne se. Sammenhengen er imidlertid ikke bekreftet av andre forskere.

– Det er en viktig studie, for det viser at når mengden av kosmisk stråling reduseres, blir det færre skyer. Et fall på om lag 30 prosent i strålingen betyr et fall på om lag 1 prosent i skydekket. Det er mange megatonn vann som plutselig ikke blir til skyer, så det er en stor effekt, sier Svensmark.

Sammenfall er ikke nok

Utfordringen har, ifølge Jacob Svensmark, vært å finne ut hva mekanismen bak dette kunne være. Altså hvordan og hvorfor.

Det er nemlig ikke nok å vise at to faktorer skjer samtidig – forskere må påvise at den ene faktoren utløser den andre, for å utelukke at det er et tilfeldig sammenfall.

– Problemet har vært å finne en mekanisme som kunne forklare korrelasjonene. Kritikerne ville jo si at uten en plausibel mekanisme er det vanskelig å ta korrelasjonene alvorlig, sier Jacob Svensmark.

Vann er komplisert

Men nå mener Svensmark og kollegene hans altså å ha funnet mekanismen. Men først må vi ta for oss en avgjørende detalj i kritikernes forbehold om solteorien: Om skyer i det hele tatt kan dannes fra de partiklene som dannes av kosmisk stråling.

Vannmolekyler nekter å binde seg til partikler før de er av en viss størrelse.

Andre forskergrupper har brukt datamodeller til å vise at de kosmiske strålene ikke kan få molekyler til å klynge seg nok sammen til å bli utgangspunkt for skyer.

I modellene viste de at de små aerosolene som blir dannet av kosmisk stråling, vokser for langsomt til at de kan bli til såkalte sky-kondensasjons-kjerner. Det er disse skyer dannes fra.

Uten skyer faller teorien fra hverandre

Uten skydannelse faller den kosmoklimatologiske teorien fra hverandre. Det spiller ingen rolle om det dannes aerosoler hvis de ikke er store nok til å danne skyer. Men hvis man setter inn ladde partikler – ioner – i ligningen, endres bildet totalt, forteller Jacob Svensmark.

Denne tanken la Henrik Svensmark fram første gang i 2013.

De siste to årene har far og sønn Svensmark, sammen med seniorforsker Martin Enghoff fra DTU Space og førsteamanuensis Nir J. Shaviv fra Det hebraiske universitet i Jerusalem, arbeidet intensivt med tanken om at når det er ioner til stede, vokser aerosolene raskere.

Og kosmisk stråling, som kommer dundrende inn i atmosfæren med en høy energi, skaper en kaskade av ioner.

Ionene blir raskt «rekombinert» – det vil si nøytralisert – igjen, og det er derfor ikke så mange av dem, men til gjengjeld har de relativt mer lyst på å sette seg på aerosoler enn mange andre luftbårne partikler. Nettopp på grunn av ladningen. Det innebærer at aerosolene vokser tilsvarende raskere.

– Tidligere har man tenkt at de ikke var så viktige fordi det var så få av dem. Derfor har man ikke tatt høyde for dem i datamodellene, sier Jacob Svensmark.

Kjemiker: forsvinnende liten effekt

Forskere Videnskab.dk har snakket med, er enige om at den nye studien er av høy kvalitet, og at laboratoriearbeidet ser ut til å være utført på en upåklagelig måte.

En av dem er postdoktor Jonas Elm på Institutt for kjemi ved Aarhus Universitet. Han er imidlertid skeptisk til at ion-kondensering bidrar til sky-kondensasjonskjerner i betydelig grad.

Det er mange andre gasser som påvirker dette, forklarer han.

«I denne typen eksperimenter er det nærmest umulig å ha et helt rent miljø. Det er for eksempel alltid litt urenheter av for eksempel ammoniakk», skriver Elm i en e-post. Det har forskere ved CLOUD-eksperimentet ved forskningsinstitusjonen CERN i Sveits tidligere vist, påpeker han.

Alt i alt vil effekten «antagelig være forsvinnende liten i et realistisk miljø», skriver Elm.

Global oppvarming er ikke nevnt

Det er ingen som setter spørsmålstegn ved at CO2 har en innflytelse på klodens temperatur. Heller ikke Henrik Svensmark og kollegene hans.

Men når FNs Klimapanel og de fleste andre forskere mener den menneskeskapte drivhuseffekten er den primære årsaken til global oppvarming, fastholder Henrik Svensmark at solens aktivitet er viktigere.

Den globale oppvarmingen er imidlertid ikke nevnt i den nye studien. Og det er et klokt valg, mener Eigil Kaas, som er professor i meteorologi og klimadynamikk ved Niels Bohr-instituttet ved Københavns Universitet og tidligere har uttalt seg kritisk om Henrik Svensmarks teorier.

– Jeg er ikke tvil om at arbeidet bak denne studien er godt. Det de har gjort, er fint, og det kan godt være riktig på en lengre tidsskala. Hvis vi snakker millioner av år, kan det være en viktig effekt. Men det har ikke noe med global oppvarming å gjøre, sier Kaas.

Klimaforsker: 2016-studie er beste argument

Eigil Kaas forklarer at det ikke er noe som tyder på at ionisering av atmosfæren skulle være endret de siste 20–30 årene. Det ville man forvente hvis mekanismen skulle forklare de at temperaturen på kloden stiger.

– Det har ikke vært noen trender for kosmisk stråling som kunne redegjøre for det, sier professoren. Selv om studien inneholder nye forsøk i laboratoriet, ser han den mest som en oppsamling av gruppens arbeid gjennom mange år.

Kaas er enig i at Forbush-studien fra 2016 er viktig.

– Det bør undersøkes nærmere, for foreløpig har vi litt for få datapunkter. Men hvis noen kunne isolere effekten fra været i de dataene, vil det være et ganske godt argument. Da kunne jeg bli overbevist, sier han.

Henrik Svensmark har ikke hatt muligheter for å uttale seg om sin nye studie.

Referanser:

H. Svensmark mfl: «Increased ionization supports growth of aerosols into cloud condensation nuclei», Nature Communications (2017), DOI: 10.1038/s41467-017-02082-2

J. Svensmark mfl: «The response of clouds and aerosols to cosmic ray decreases», Journal of Geophysical Research (2016), DOI: 10.1002/2016JA022689 Sammendrag

H. Svensmark mfl: «Response of cloud condensation nuclei (>50nm) to changes in ion-nucleation», Physics Letters A (2013), DOI: 10.1016/j.physleta. 2013.07.004 Sammendrag

H. Svensmark: «Evidence of nearby supernovae affecting life on Earth», Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (2012), DOI: 10.1111/j. 1365-2966.2012.20953. Sammendrag

J. Kirkby mfl: «Role of sulphuric acid, ammonia and galactic cosmic rays in atmospheric aerosol nucleation», Nature (2010), DOI: 10.1038/nature10343 Sammendrag

J.R. Pierce og P.J. Adams: «Can cosmic rays affect cloud condensation nuclei by altering new particle formation rates?», Geophysical Research Letters (2009), DOI: 10.1029/2009GL037946

© Videnskab.dk. Oversatt av Lars Nygaard for forskning.no.