Mandag 10.12.2018 - Uke 50
logo   150 000 besøkende i 2017

Samarbeidspartnere

En ny forskningsartikkel publisert i tidsskriftet Nature Communications antyder at klimaet på Jorda er påvirket av et samspill mellom solaktiviteten og kosmisk stråling.


530x413 NASASvensmarks hypotese sier at solaktiviteten kan påvirke hvor mye kosmisk stråling som når Jorda. Mer kosmisk stråling betyr flere skyer og et kaldere klima. Illustrasjon: NASA

Om kvelden den 11. november 1572 oppdaget Tycho Brahe til sin overraskelse en ny og strålende stjerne i stjernebildet Cassiopeia, som han ga navnet ”De Nova Stella”.

I dag vet vi at denne nye stjernen i virkeligheten var en eldre stjerne som endte sitt liv i en såkalt supernovaeksplosjon, men uansett årsak brøt oppdagelsen med de gamle grekernes forestilling om at stjernehimmelen var evig og uforanderlig.

At himmelen er foranderlig er nå allment kjent, men det er ikke allment kjent at den endringen som angår stjerners liv og død, og som foregår mange lysår borte fra oss, påvirker jorden.

Faktisk har eksploderende stjerner i vår Melkevei stort sett styrt jordens klima og betingelsene for livet på Jorden; det forteller resultatet av vår forskning gjennom mer enn 20 år.

Den siste manglende brikken i forbindelsen til Melkeveien har nettopp falt på plass og offentliggjort i tidsskriftet Nature Communications av meg, sammen med mine kolleger og samarbeidspartnere, Martin Enghoff, Nir Shaviv og Jacob Svensmark.

Resultatet betyr at Melkeveien og jordens skydekke er tett forbundet, noe som har svært omfattende konsekvenser for klimaet og livet på jorden.

Forskningen startet i 1995, med ideen om at solen var i stand til å påvirke klimaet ved å endre jordens skydekke. Ideen var enkel og kunne delvis underbygges med satellittobservasjoner av skyer.

Da det likeså var utallige studier som viste at historiske endringer i klimaet følger endringer i solens aktivitet, var det en naturlig hypotese, som jeg syntes det var verdt å forfølge.

Kort fortalt er solens aktivitet, gjennom magnetfeltet i solvinden, i stand til å endre mengden av kosmisk stråling som strømmer til vårt solsystem.

Kosmisk stråling består fortrinnsvis av svært energirike atomkjerner, med energi som er skapt i etterdønningene av supernovaeksplosjoner, det vil si stjerner som avslutter livet i en kjempeeksplosjon.

Den energirike kosmiske strålingen beveger seg rundt i det interstellare rom og en liten del av den ender i vårt solsystem og trenger ned i jordens atmosfære. Her danner den positive og negative ioner, som hjelper molekyler med å klumpe seg sammen til aerosoler og vokse til skykondensasjonskjerner.

Uten disse skykondensasjonskjernene ville vanndamp ikke kunne kondensere til skydråper og dermed danne skyer. Endres den kosmiske strålingen, endres antallet skykondensasjonskjerner, og det har betydning for en skys levetid og dermed hvor skyet det er.

Endelig betyr et endret skydekke at mer eller mindre sollys reflekteres ut i rommet igjen, som i siste instans påvirker temperaturen og dermed klimaet. Mer kosmisk stråling betyr flere skyer og et kaldere klima, og mindre stråling betyr færre skyer og et varmere klima. Slik lyder hypotesen.

Med dette fulgte muligheten for å teste idéene eksperimentelt, og i 2007 publiserte vi de første resultatene som viste tydelig at kosmisk stråling hjalp molekyler med å klumpe seg sammen til små aerosoler. Umiddelbart ga det anledning til optimisme, men så enkelt skulle det ikke være!

De små aerosolene må øke sin vekt nesten en million ganger for å kunne fungere som skykondensasjonskjerner, og mellom 2009 og 2011 tok andre forskningsgrupper opp teorien og konkluderte ved hjelp av datamodeller at aerosoler gikk tapt innen de var store nok til å påvirke skyene.

Det ble derfor i vide vitenskapelige kredser konkludert med at teorien var død.

Datamodellenes resultater er ikke nødvendigvis sannheten, og på DTU besluttet vi å teste eksperimentelt om det vitterligt er riktig at små aerosoler ikke kan vokse seg store. Først lagde vi et eksperiment hvor en mengde meget små aerosoler ble sent inn i et stort skykammer, uten ioniserende stråling.

Ganske riktig, selv om vi økte antallet av små aerosoler betraktelig, gikk de tapt innen de ble store nok til å være skykondensasjonskjerner, helt i overensstemmelse med dataresultatene. Men gjentok vi forsøket med ioniserende strålingspåtrykk vokste alle de små partiklene opp og ble til skykondensasjonskjerner, i direkte motstrid med dataresultatene.

De eksperimentelle resultatene ble publisert i 2013, men på tross av dette var innvendingen fra flere sider, at det kan godt være at det virker i vårt skykammer, men i den virkelige atmosfære er det mange andre prosesser som danner skykondensasjonskjerner og den mekanismen vi ser i eksperimentet vil være ubetydelig i den virkelige verden.

Dog er naturen likeglad med hva vi tror om den, og det er derfor beleilig at solen fra tid til annen lager naturlige eksperimenter med hele jorden. Det skjer når solen sender store plasmautbrudd avsted mot jorden og beskytter atmosfæren mot en større del av det konstante bombardementet av kosmisk stråling.

Denne effekten utnyttet vi i 2016 til å undersøke effekten på jordens skydekke og fant at det ca. en uke etter store solutbrudd dannes færre aerosoler og skyer. Den fysiske mekanismen virker i den virkelige verden.

I begynnelsen av min forskning hadde jeg ingen anelse om hvor omfattende betydningen av den kosmiske strålingen kunne være for jordens klima, før Nir Shaviv i 2002 viste at sammenhengen også holder på astronomisk tidsskala.

Akkurat som jorden beveger seg rundt solen på ett år, beveger vårt solsystem seg rundt Melkeveiens sentrum i løpet av ca. 240 millioner år. På den reisen beveger solsystemet seg inn og ut av områder med mer eller mindre stjernedannelse og dermed mer eller mindre kosmisk stråling.

Det skyldes at stjernedannelse er arnestedet for dannelsen av store kortlivede stjerner, som ender sitt liv i en supernovaeksplosjon og utgjør kilden til hoveddelen av den kosmiske strålingen. Det viser seg at jordens klima i store trekk følger stjernedannelsen omkring solsystemet.

Ytterligere kunne jeg i 2012 vise at klimaendringene er så store, at de også har innflytelse på forholdene for livet på jorden. Det sees for eksempel av målinger av tungt karbon-13, som er en markør av mengden fotosyntese som foregår i havene.

Karbon-13-signalet blir lagret i sedimenter, når organisk og ikke organisk materiale synker ned på havbunnen. Sammenholdes dette signalet med stjernedannelsen og dermed hyppigheten av supernovaer gjennom den siste halve milliard år, får vi en utrolig overensstemmelse.

Ikke nok med det! Det viser seg at diversiteten (mangfoldigheten av livet) i havene avhenger av havnivået, som er bestemt av tektonikk, størrelsen av iskapper og supernovaaktiviten, og stort sett ikke annet!

Overordnet betyr det, at evolusjonen av vår Melkevei og utviklingen av livet på jorden er tett forbundet. Dette er i seg selv en fascinerende erkjennelse.

Mye tyder derfor på at kosmisk stråling har stor betydning, men for å fullende hypotesen manglet en siste forklaring på hvordan den kosmiske strålingen får små aerosoler til å bli til skykondensasjonskjerner og dermed påvirke dannelsen av skyer.

Derfor gikk et teoretisk og eksperimentelt program i gang på Danmarks Tekniske Universitet. Det betød at vi gjennom fire år arbeidet i vårt laboratorium ute på DTU i en kjeller med et åtte kubikkmeter stort skykammer, og undersøkte hva som skjer når aerosoler vokser under innflytelse av kosmisk stråling.

Nå endelig, etter fire års studier, med flere blindspor, har vi funnet den etterlyste forklaringen. Ikke noe ”eureka-øyeblikk” - men et langt og seigt trekk. Forklaringen er en oversett effekt av ioners ladning og deres masse, som får aerosolene til å vokse hurtigere, og ved en hurtigere vekst vil flere av aerosolene overleve til skykondensasjonskjerner.

Jo mer kosmisk stråling, dess flere skykondensasjonskjerner, dess flere og tettere skyer, jo kaldere klima. Dermed henger hele historien vakkert sammen.

Jeg er sikker på at flere vil finne denne historien provoserende, for helt siden starten i 1996 har det vært en betydelig motstand mot denne forskningen.

Som alle vet, er det store økonomiske og politiske interesser involvert i betydningen av menneskelige utslipp av CO2 for klimaet. Så ideen om at kosmisk stråling gjennom solens aktivitet også er av betydning, er blitt møtt med kritikk som ikke alltid er like videnskapelig.

Kanskje ikke overraskende har det vært vanskelig å få tilstrekkelige midler til å gjennomføre forskningen. Uansett dette, har vi nå resultater som bryter med den hittil vanlige oppfatningen om at jorden praktisk talt er et lukket system hvor klimaet utvikler seg.

For eksempel gir man i geologien CO2 skylden for varme og kalde perioder gjennom de siste 500 millioner år. Men klimaendringerne er drevet av stjernene, som gjennom sin betydning for livet på jorden har vært med på å bestemme CO2-nivået i atmosfæren.

Endelig vil kosmisk stråling også ha betydning for det fremtidige klimaet. Alt sammen noe som bør studeres nærmere.


Henrik Svensmark er dansk forsker ved Danmarks Tekniske Universitet. Kronikken er skrevet i forbindelse med publiseringen av forskningsresultatene i tidsskriftet Nature Communications.

Samarbeidspartnere

Nyhetsbrev

captcha 

200 ledige stillingerb

200 Tips oss

200 Fortell om din forskning

 

 Ukens PhD comics

phd120310s


Redaktør: Denne e-postadressen er beskyttet mot programmer som samler e-postadresser. Du må aktivere javaskript for å kunne se den.å

Om: Info om Geoforskning.no

Annonsere: Informasjon og priser

Kontakt: Kontaktinformasjon Tips oss

Webløsning ©2013-15 av Web Norge. Skjerm: