Geologer har observert glasiale avsetninger i prekambriske lagrekker over store deler av verden. Det kan tyde på at Jorda en gang var fullstendig dekket av is.
Slik kan Jorda ha sett ut i sen prekambrium om snøball-hypotesen skulle vise seg å være korrekt. Illustrasjon: Neethis / celestiamotherlode.net
– Vi finner spor etter isbreer i sen urtid på de fleste kontinenter, også de som den gangen trolig lå på svært lave breddegrader, forteller Johan Petter Nystuen, professor emeritus ved Institutt for geofag ved Universitetet i Oslo.
Ifølge Nystuen ligger de glasiale avsetningene, som omfatter morener, droppsteiner og flyttblokker, ofte direkte over marine sedimentære avsetninger vi normalt finner i subtropiske og tropiske strøk.
Johan Petter Nystuen er professor emeritus ved Institutt for geofag ved Universitetet i Oslo. Foto: UiO
– Det tyder på at isen på det tidspunktet må ha ligget nær – om ikke på – ekvator og at isbreene strakte seg helt ned til havet, fortsetter Nystuen.
Det er 25 år siden den amerikanske forskeren Joe Kirschvink fremsatte en hypotese om at Jorda var fullstendig dekket av is i sen prekambrium. Denne hypotesen er kjent som «Snøballen Jorda» («Snowball Earth»).
Det finnes tre kjente glasiasjoner i sen prekambrium; sturt (800 – 710 millioner år siden), marinoan (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 de er utbredt på de fleste kontinenter. Den siste glasiasjonen har trolig vært mer lokal i utbredelse, sier Nystuen.
Snøball eller sørpeball?
Enkelte forskere har hevdet at Jorda kan ha blitt så kald at sjøisen ble en kilometer tykk over hele Jorda. Nystuen stiller seg skeptisk til dette.
– Hvis Jorda hadde vært fullstendig dekket av et så tykt lag med is, ville det trolig vært slutten på de fleste marine alger, men det er ingenting som tyder på at det har skjedd, poengterer Nystuen.
Mer plausible bekrivelser av Jorda på den tiden innebærer at havene på lave breddegrader bestod av sørpe, og kanskje at enkelte kontinenter hadde isfrie partier der bart fjell stakk opp av isen.
Uansett hvor solid og utbredt isdekket eventuelt var, er det klart at nedkjølingen av planeten vår må ha skjedd svært brått. Dette fordi de fleste glasiale avsetningene ligger direkte oppå sedimenter som karbonater og evaporitter som kjennetegner varmere klima.
– I tillegg har geologer ofte observert en kappe av dolomitt rett over de glasiale lagene. Det tyder på at istiden forsvant like raskt som den kom, forklarer den erfarne geologen.
Forsteinet morene (tillitt) av prekambrisk alder i Smalfjordformasjonen, Bigganjarga, ti mil vest for Kirkenes i Finnmark. Foto: Johan Petter Nystuen
Fjellforvitring
Så hva kan ha utløst denne plutselige og planetdekkende istiden?
– Hypotesen legger blant annet vekt på to store fjellkjededannelser og deres påvirkning på klimaet i sen prekambrium. På den nordlige halvkule ble den svekonorvegiske fjellkjeden dannet for ca. en milliard år siden, og for ca. 600 millioner år siden fikk vi store fjellkjeder gjennom hendelser kjent som en panafrikanske orgenesen på den sørlige halvkule, utdyper Nystuen.
Disse fjellkjedene dannet et betydelig relieff, noe som trolig har resultert i kraftig forvitring. Kjemisk forvitring av kontinentalmassene medfører kort fortalt at CO2 tas opp av overflatevann og danner karbonsyre.
Foruten surere hav, ble konsekvensen at CO2-konsentrasjonen i atmosfæren falt brått.
Lavere konsentrasjon av CO2 i atmosfæren førte til lavere drivhuseffekt og dermed lavere temperaturer. Isen ved polene begynte å vokse, noe som igjen ledet til at mer av solinnstrålingen ble reflektert tilbake ut i 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, sier Nystuen.
CO2 til unnsetning
På et tidspunkt må det ha snudd. CO2 spilte en viktig rolle i nedkjølingen av Jorda, og en like viktig rolle i den påfølgende oppvarmingen.
Vulkansk aktivitet tilknyttet hurtige platebevegelser spydde ut store mengder CO2 til atmosfæren. Drivhusgassen ble akkumulert ettersom den ikke kunne forbrukes ved forvitring av berggrunnen som trolig lå dypt under isdekket.
Etter flere millioner år var CO2-nivået i atmosfæren blitt flere hundre ganger høyere enn det er i dag, og drivhuseffekten sørget for at Jorda begynte å varmes opp slik at isen smeltet.
Flere innvendinger mot hypotesen
Det er ikke påvist at det var slik det forløp seg, og det finnes flere innvendinger mot snøballjord-hypotesen.
Enkelte forskere har for eksempel påpekt at forvitringen i kjølvannet av fjellkjededannelsene må ha foregått såpass sakte at det burde ha eksistert «overgangssedimenter» mellom karbonatene og de glasiale avsetningene, og likedan på toppen på snøballjord-lagpakkene.
Andre har også påpekt at forvitringen aldri kunne ledet til at så store mengder CO2 ble fjernet fra atmosfæren som hypotesetilhengerne skal ha det til.
– En alternativ forklaring har vært at jordaksen har blitt skråstilt slik at kontinentene som lå nær ekvator kom på høyere breddegrader relativt til solinnstrålingen. Men det finnes ingen god forklaring på hvordan det kan ha skjedd, avslutter Johan Petter Nystuen.
