Havet steg og falt under siste istid

For 81 000 år siden, da jorden var midt i sin hittil siste istid, var vannstanden i Middelhavet en meter høyere enn i dag. Det er imidlertid fremdeles uklart hvorfor.

Publisert
Rommet uten navn, i Vallgornera-grotten i Spania. (Foto: © Bogdan P. Onac)
Rommet uten navn, i Vallgornera-grotten i Spania. (Foto: © Bogdan P. Onac)

Om isotoper

Et grunnstoff kan ha et ulikt antall nøytroner og dermed opptre som ulike isotoper. Noen av isotopene er radioaktivt ustabile og brytes ned med tiden, mens andre er stabile. Både de stabile og de ustabile isotopene kan bidra med viktig informasjon om gamle miljøer.

 

Stabile isotoper

Blant de stabile isotopene er oksygenisotopene 18O og 16O. Den tyngste av de to er 18O, som derfor vil samles opp i havet ved varmere breddegradene, hvor vann med den lettere 16O-isotopen damper opp i atmosfæren. Noe av dampen driver nordover med vindsystemene og blir med tiden til regn eller snø, som faller og fryser til is lengre nordpå. Denne isen vil derfor være rikere på 16O-isotopen.

Når denne prosessen fortsetter, vil havet bli mer og mer tømt for 16O-isotopen, som ligger fastlåst i isen. Dermed er det, ved å se på forholdet mellom 18O og 16O i de dypmarine sedimentene, mulig å si hvor stor ismasse som har vært på jorden på et bestemt tidspunkt. Noe som også blir kalt for den «geologiske termostaten».

Kilde: Neil Roberts, The Holocene

Ustabile isotoper

Radioisotop-datering er en metode som brukes til å beregne alderen på for eksempel mineraler. Mange av jordens radioaktive eller ustabile grunnstoffer kan brukes til denne metoden. Kjenner man halveringstiden til stoffet, kan man regne seg frem til mineralets alder. Det er forskjellig hvilke radioaktive grunnstoffer som brukes til datering, og det bestemmes ut fra hva det er man vil datere. Til mineraler er kalium-, uran- eller thoriumdatering ofte best. I studien fra Mallorca har forskerne sett på de radioaktive sporene som utvikles fra uran til thoriumisotoper.

Kilde: The Free Dictionary

Heinrich-hendelser

Heinrich-hendelser viser seg i de marine sedimentene fra Nord-Atlanterhavet som en plutselig høy forekomst av grus, også kalt IRD (Ice rafting debris).

Det tolker man som høy forekomst av smeltende isfjell, som sannsynligvis kommer fra smeltende isbreer, noe som igjen gir en høy vannstand. Man har hittil registrert seks Heinrich-hendelser under den siste istiden.

 

Ifølge forskere fra University of Iowa i USA kan vannstanden i Middelhavet ha vært mer enn en meter høyere enn i dag, i hvert fall i en kort periode under den siste istiden.

Det sier de amerikanske forskerne etter å ha undersøkt dryppsteinshuler på Mallorca.

At vannstanden i havet har vært høy under denne korte perioden, bekreftes dessuten av forskningsresultater fra for eksempel Bermuda, som tyder på at stigningen har vært global.

– Noen av de dryppsteinene vi har sett på, viste seg å gi overraskende resultater. De er i dag plassert 1,5 meter over den moderne vannstanden – og de er 81 000 år gamle, sier Jeffrey Dorale, paleoklimatolog fra University of Iowa og en av forfatterne av resultatene, til ScienceNEWS.

Bare over vann

Innkapslede stalagtitter dannes ved dagnes havnivå, i Vallgornera-grotten i Spania. (Foto: © Bogdan P. Onac)
Innkapslede stalagtitter dannes ved dagnes havnivå, i Vallgornera-grotten i Spania. (Foto: © Bogdan P. Onac)

Forskningsresultatene er basert på radioisotopdatering av mineralet kalsitt fra dryppsteiner i grotter på Mallorca.

Siden dryppsteiner bare kan formes over vannstanden, og ikke under, blir de samtidig sikre indikatorer på at de stedene der de befinner seg, har vært over havets vannstand da de ble formet.

At jordens klima og havets vannstand er tett knyttet sammen, er det nok ikke mange som tviler på. Og når det er istid, kan vannstanden i havet bli helt opp til 130 meter lavere enn i dag.

Grunnen til dette er at en stor mengde av vannet er bundet i ismassene på land. Når det så kommer varmeperioder som i dag, smelter isen og vannet renner ut i havet igjen.

Tvil om resultatene

Resultatene er nå blitt publisert i tidsskriftet Science. Men noen forskere stiller seg kritiske til dem.

– Forskningsgruppens resultater er sterke, men de er ikke helt vanntette, sier R. Lawrence Edwards, paleoklimatolog fra University of Minnesota til ScienceNEWS.

En mulig forstyrrende faktor er for eksempel den naturlige stigningen av land som skjer når en tung ismasse forsvinner.

Men ifølge Dorale kan ikke dette ha påvirket dataene. Annen forskning med lignende analyser fra samme område har nemlig vist at vannstanden i havene for 85 000 år siden var omkring 20 meter lavere enn i dag, mens den igjen for 79 000 år siden var 15 meter lavere.

Det er ikke realistisk at det kan være jordskorpens stigning som har gitt resultatene, mener forskeren.

Disse resultatene indikerer at vannstanden kan stige og falle helt plutselig som følge av dannelse eller smelting av is.

Resultatene er imidlertid også litt foruroligende, siden de viser at det under en istid er mulig for vannstanden å nå så høyt som to meter på et århundre.

– Det er svært vanskelig å forklare hvordan isen kan smelte så raskt, innrømmer Dorale.

Stigningen er observert globalt

Stalagtitt som ble kapslet inn under sist istid, i Vallgornera-grotten i Spania. (Foto: © Bogdan P. Onac)
Stalagtitt som ble kapslet inn under sist istid, i Vallgornera-grotten i Spania. (Foto: © Bogdan P. Onac)

De nye resultatene blir også underbygd av andre forskere, som har sett noe lignende på for eksempel Bermuda, Barbados og New Guinea.

Daniel Muhs fra U.S. Geological Survey i Denver, som selv har fått lignende resultat fra sine egne studier i Bermuda, sier til ScienceNOW at de nye resultatene gir overbevisende belegg for at det er skjedd et oppsving i vannstanden verden over for omkring 81 000 år siden.

– De nye resultatene er sterke argumenter for dette fenomenet, sier Muhs.

Et tektonisk aktivt område

Christian J. Bjerrum, førsteamanuensis på Institutt for Geografi og Geologi ved Københavns Universitet, var til å begynne med skeptisk overfor resultatene, siden området omkring Middelhavet er kjent for å være tektonisk aktivt.

Når et område er tektonisk aktivt, forflytter jordskorpen seg ofte mye, noe som også kan resultere i den store forskjellen i vannstanden.

– Men etter å ha lest resultatene og sett forskernes argumenter, må jeg si at jeg er er positiv, sier han.

I tillegg til å ha datert dryppsteinene, har forskerne nemlig også sammenlignet den høye vannstanden med antallet oksygenisotoper fra dyphavet. Oksygenisotoper inneholder nemlig fingeravtrykk av blant annet det samlede isvolumet på jorden ved et gitt tidspunkt (se faktaboks).

– Der ser man også en markant issmelting og dermed stigning av vannstanden i havene ved dette tidspunktet, noe som gjør det mindre sannsynlig at det er tektonikk som har spilt inn, sier Bjerrum.

Makrokrystaller av kalsitt dekker veggene i et ferskvannsbasseng i Vallgornera-grotten i Spania. (Image © Tony Merino)
Makrokrystaller av kalsitt dekker veggene i et ferskvannsbasseng i Vallgornera-grotten i Spania. (Image © Tony Merino)

Men spørsmålet er snarere om stigningen kan være en hel meter over dagens vannstand. Man har sett på andre og mer tektonisk stabile områder ved Middelhavet, hvor det også er funnet en stigning i vannstanden, bare ikke i så stort omfang.

Heinrich-hendelser

Ifølge Bjerrum har man under de siste istidene flere ganger sett at vannstand i havet har steget med 10-20 meter. Jorden er i noen klimatilstander mer klimatisk ustabil, med en markant intern omfordeling av varmetransport i hav og atmosfære.

– Kanskje er dette en periode hvor CO2-konsentrasjonen i atmosfæren og solstråling til jorden gjør klimaet er mye mer ustabilt, sier han.

Spørsmålet forskere nå sitter med er derfor: Hva er det som kan ha forårsaket en så plutselig og markant stigning i den globale vannstanden omkring dette tidspunktet?

– En av forklaringene kan være en begivenhet som kan sammenlignes med en Heinrich-hendelse. En Heinrich-hendelse er forbundet med sjøsvannsstigninger. De uttrykker seg super-regionalt, noe som i dette tilfellet vil si at de kommer til uttrykk i hele Nord-Atlanterhavet, og de har en spesiell syklus, sier Bjerrum.

– Man kan kalle det for et spesifikt vindu hvor det er en spesiell kombinasjon mellom solstrålingen og CO2-innholdet i atmosfæren, sier han.

– Under disse hendelsene stiger den globale havvannstanden, samtidig med at temperaturen er lav på den nordlige halvkulen, men høy i den sørlige, noe som henger sammen med at havenes og atmosfærens varmetransport mot polene internt omfordeles, forklarer Bjerrum.

Man kan si det slik at varmen skvulper mellom den sørlige og den nordlige atmosfæren.

I det øyeblikket det ikke transporteres så mye varme til det nordlige polarområdet, samles det mer varme ved ekvator. Den varmen må ta veien etter eller annet sted – og det blir sørpå.

Er det mulig å få en løsning på gåten

Det som nå blir spennende, er å finne ut om stigningen for 81 000 år siden er knyttet til en hendelse som ligner en Heinrich-hendelse eller om det ligger andre årsaker bak.

En superregional hendelse skulle for eksempel ikke vise seg som en oppvarming på den sørlige halvkulen, selv om vannstanden er global.

Nå vil flere forskere med stor sannsynlighet se nærmere på denne perioden for å prøve å løse gåten. Så tiden vil forhåpentligvis vise hva som har skjedd. Og det er forskjellige metoder man kan brukes for å bestemme et temperatursignal.

Et godt eksempel er å se på dyphavskjerner hvor man som sagt kan se på oksygenisotoper. Et annet eksempel er å se på isborekjerner fra Antarktis, hvor det er mulig å se på innholdet av CO2 for et spesifikt tidspunkt.

– Det man for eksempel kan gjøre nå, er å se på iskjerner for å sammenligne tidspunktet med det temperatursignalet man får fra dyphavet, avslutter Bjerrum.

______________________________

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

Referanse og lenker

J. A. Dorale, B. P. Onac, J. J. Fornós, J. Ginés, A. Ginés, P. Tuccimei, D. W. Peate, Sea-Level Highstand 81,000 Years Ago in Mallorca, Science, 12. februar 2010, vol 327, s 860-863, doi: 10.1126/science. 1181725.