Den forsteinede morenen (grå) ved Bigganjarga innerst i Varangerfjorden vitner om én av flere istider som kan ha dekket store deler av (eller hele) jorda i sen-prekambrium. På steinflaten som tillitten hviler på ser vi skuringsstriper. Foto: Halfdan Carstens.
Vi har begrenset med informasjon om hvordan fremtidens klima vil se ut, både på kort og lang sikt, men sporene etter fortidens klima – paleoklimaet – ligger arkivert i iskjerner, sedimenter og fast fjell. Derfor kan geologer fortelle mye om hvilke hendelser som står bak de største endringene i klimaet for tusener, millioner og milliarder av år tilbake i tid. Ny viten om fortidens klima kan også hjelpe forskerne å utvikle mer presise spådommer om fremtiden.
Det som kjennetegner jordas klima, er kontinuerlige variasjoner på flere skalaer. Mens det i sen ordovicium og sen karbon var veldig kaldt, er tidlig karbon og sen kritt kjent som svært varme perioder. Også nærmere nåtid og lengre tilbake i tid, kjenner vi til slike skifter mellom istid- og drivhusklimaer.
I denne artikkelserien tar vi en reise bakover i tid for å se på noen av de mest dramatiske geologiske begivenhetene som har påvirket det globale klimaet på planeten vår, hvor norske forskere har innsikt og kompetanse å dele.
Vi startet nær nåtid, og til sist vil vi ende opp kort tid etter jordas fødsel.
Illustrasjon: Modifisert fra Glen Fergus / Wikimedia Commons
Jorda ble en snøball
Vi beveger oss omtrent 800 millioner år tilbake i tid. Da er vi i den neoproterozoiske æra. Også den gangen opplevde jorda en klimakatastrofe, men da i form av nedkjøling.
– I neoproterozoikum var jordas kontinenter samlet i ett superkontinent – Rodinia. Den svekonorvegiske fjellkjeden, som ble dannet i forbindelse med Rodinia for drøyt én milliard år siden, og som i dag er eksponert i deler av Norge og Sverige, skapte et betydelig relieff som var utsatt for forvitring, forklarer Johan Petter Nystuen, professor emeritus ved Institutt for geofag ved Universitetet i Oslo.
Da Rodinia begynte å brytes opp, førte oppsprekkingen til at nye bergartsflater ble eksponert. Det bidro til ytterligere forvitring.
– Forvitringen førte til at CO2 i lufta ble bundet til mineraler og begravd i havet som kalkstein. Konsekvensen, kjent som den tektoniske termostat, ble dermed at konsentrasjonen av CO2 i atmosfæren falt.
Lavere konsentrasjon av CO2 i atmosfæren førte til lavere drivhuseffekt og dermed lavere temperaturer. Isen ved polene og i fjellområdene begynte å vokse, noe som igjen ledet til at mer av solinnstrålingen ble reflektert tilbake til verdensrommet.
– Det ble en spiral der økt isdekke førte til mer tilbakestråling og lavere temperaturer. Til slutt kan kloden ha vært fullstendig dekket av is. Hendelsen omtales som «Snowball Earth» (geoforskning.no: Har Jorda vært en snøball?), opplyser Nystuen.
Men historien slutter selvfølgelig ikke der. Den tektoniske termostaten som fjerner CO2 fra atmosfæren, gikk over på lavgir i det kjølige klimaet. Samtidig holdt den vulkanske aktiviteten frem med å pumpe ut CO2 i sitt sedvanlige tempo, uavhengig av klimaendringene.
Nystuen forklarer at drivhusgassen dermed fikk anledning til å akkumulere i atmosfæren, noe som over tid bidro til å varme opp jorda igjen. CO2 spilte en viktig rolle i nedkjølingen av kloden, og en like viktig rolle i den påfølgende oppvarmingen.
Det finnes tre store, kjente glasiasjoner i sen prekambrium; sturt (800 – 710 millioner år siden), marino (650 – 635 millioner år siden) og gaskier (582 til 580 millioner år siden).
– De to første er betraktet som glasiasjoner som kan knyttes til snøballjord-hypotesen fordi vi finner spor etter dem på de fleste kontinenter. Den siste glasiasjonen har trolig vært mer lokal i utbredelse, sier Nystuen.
Innerst i Varangerfjorden står en forsteinet morene (tillitt) frem som et tidsvitne etter én av disse istidene – varangeristiden, som forskere mener utgjorde en del av marinoistiden. Lokaliteten er internasjonalt berømt og mye brukt i undervisningsøyemed. I den harde kvartsitten under morenen vises tydelige skuringsstriper – et tegn på at steiner under en isbre i bevegelse har skrubbet underlaget.
– En annen kjent norsk forekomst av forsteinet morene er Moelvtilitten. Nye aldersdateringer viser at den i tid også er forbundet med varanger-/marinoistiden, sier Nystuen.
Tillitten er kanskje best eksponert i Moelv i Ringsaker, men er utbredt over store deler av Sørøst-Norge og tilgrensende områder i Sverige.
Foto: Halfdan Carstens
I den siste delen skal vi se på hvordan jorda først fikk en oksygenrik atmosfære og hvilke effekter det ledet til. Deretter skal vi tilbake til jordas start.
Artikkelen kan leses i sin helhet i GEO 2022.
Platebevegelser styrer havstrømmer og luftmasser
– Istidene i sen-prekambrium er gode eksempler på hvordan platetektonikk har styrt klimaet gjennom kontinentkollisjoner og -oppsprekking med påfølgende forvitring. Kontinentenes form og stilling relativt til hverandre har også stor innvirkning på havstrømmer og luftsirkulasjonen.
Johan Petter Nystuen trekker frem to klimatiske hendelser fra nyere tid som eksempler på dette.
– Da Australia og Antarktis skilte lag for ca. 40 millioner år siden, etter å ha vært en del av superkontinentet Gondwana, ble Antarktis isolert, og havstrømmer som går rundt kontinentet i retning med urviseren oppstod (Sørishavstrømmen).
Denne havstrømmen, som er verdens største målt i vanntransport, har ifølge Nystuen skilt Antarktis fra varmere havstrømmer lenger nord. Det er den viktigste årsaken til at kontinentet har vært nediset i om lag 34 millioner år. En annen årsak er den globale nedkjølingen kjent som den kenozoiske istiden (se faktaboks).
– Panamastredet er et annet eksempel. Det var åpent frem til for nærmere fire millioner år siden og fraktet varmt, tropisk vann fra Stillehavet inn i sentrale deler av Atlanterhavet. Dette hadde stor innvirkning på det globale hav-klima-systemet, og spesielt klimaet på den nordlige halvkule med vanntemperaturer på opptil 18 °C ved Nordpolen.
De svært høye vanntemperaturene i Arktis var hovedsakelig et regionalt fenomen. Det globale klimaet var ca. 2 – 3 °C varmere enn i dag.
Da stredet lukket seg, endret det havsirkulasjonen i Atlanterhavet til mer eller mindre den vi kjenner i dag. Golfstrømmen «leverer» varmt vann og fuktig luft til våre havområder, men vannet i nordområdene er betydelig kjøligere enn før stredet lukket seg. Den fuktige luften tilknyttet Golfstrømmen skal ha bidratt til dannelsen av ismassene i Arktis gjennom økt nedbør.
Flere forskere betrakter hendelsen som den viktigste årsaken til istidene i kvartær.
