Ved første øjekast kan det måske se ud, som om Sanjoy Som og hans kollegers forskning bare handler om nogle søller huller efter gamle regndråber. Men i virkeligheden prøver forskerne at undersøge et af historiens store mysterier:

Hvorfor ser der ud til at have været flydende vand på planeten allerede for to til fire milliarder år siden, der hvor jorden egentlig burde være bundfrossen?

Og det poetiske i historien er, at netop dette flydende vand – eller de fossile regndråbehuller, vandet lavede – kan give forskerne nogle vigtige svar på spørgsmålene angående det såkaldte "svag-ung-sol-paradoks".

Svagere sol for milliarder af år siden

Skal vi dømme efter alt, vi i dag ved om sollignende stjerners udvikling, skinnede vores sol svagere før. For cirka to milliarder år siden modtog vores planet antageligt mindre end 85 procent af den solenergi, som den får i dag.

Det burde ikke være nok til at holde overfladen over frysepunktet.

»Siden solen var så meget svagere dengang, burde Jorden være frosset, hvis atmosfæren var den samme, som den er i dag,« siger Sanjoy Som i en pressemeddelelse fra University of Washington.

Alligevel giver en række spor hints om, at flydende vand fandtes i store mængder. Geologerne har fundet rester efter flodlejer, bølgemønstrede sedimenter fra havbund og algelignende mikrofossiler.

Meget tyder på, at der fandtes hav på Jorden allerede for godt over fire milliarder år siden. Så hvordan hænger dette sammen?

Havde Jorden en tættere atmosfære?

I dag kender  ingen svaret. Men forskerne har forskellige hypoteser om, hvad der kan være sket. En forklaring kan være, at Jordens atmosfære holdt bedre på varmen dengang.

Måske var luftlaget rundt om kloden tættere, så trykket blev større? Det kan i så fald have ført til, at klimagasser i atmosfæren blev i stand til at absorbere mere varme.

Eller havde luften muligvis bare mere af meget effektive klimagasser, f.eks. visse typer af metan, ethan eller carbonylsulfid, uden at være tættere end i dag?

Med sådanne mulige forklaringer ville det være nyttigt at vide, hvor tæt atmosfæren på kloden rent faktisk var for flere milliarder år siden. Og det er altså her, at de 2,7 milliarder år gamle fossile regndråber fra Sydafrika kommer ind i billedet, kommenterer geologerne William S. Cassata og Paul R. Renne i tidsskriftet Nature.

Tættere atmosfære – lavere dråbehastighed

Regndråber, som slår ned i bløde underlag, efterlader små huller. Og størrelsen på disse fordybninger er afhængig af, hvor hurtigt dråberne falder, hvor store de og hvor blødt underlag, de lander i.

Tidligere forskning har vist, at regndråber på jorden ikke bliver meget større end seks millimeter i diameter. Dette gælder også dråberne, som engang lavede aftryk i aske. Men farten, disse dråber får, mens de falder, er afhængig af atmosfæren.

En tæt atmosfære bremser dråberne mere og giver dem en tophastighed, som er lavere, end de ville have haft i tyndere luft. Dermed vil de også have mindre energi til at banke kratere ud, når de rammer.

Forskere prøver at finde ud af, om der fandtes hav på Jorden for 4 milliarder år siden, eller om jorden var frossen. Det taler for, at der var flydende vand, at atmosfæren muligvis var mere tæt, end den er i dag, og derfor kunne holde på varmen, selvom Solen ikke afgav så meget varmen dengang som nu. (Foto: Colourbox)

Hvis den fossile regn generelt lavede mindre fordybninger end dagens nedbør, kan det altså være et tegn på, at atmosfæren dengang virkelig var tættere. Men størrelsen på hullerne er helt sikkert også afhængig af jordens konsistens.

Derfor har forskerne testet moderne varianter af samme type vulkansk aske for at kortlægge, hvor store huller dråber af forskellig størrelse laver i dag.

Effektive klimagasser holdt Jorden varm

Alt i alt er konklusionen som følger:

Efter regndråberne at dømme var tætheden i atmosfæren for 2,7 milliarder år siden mest sandsynligt et sted mellem 50 og 105 procent af det, den er i dag. Det er usandsynligt, at lufttrykket var mere end det dobbelte af det, der er i dag.

Med så lille en forskel fra nutidens tæthed er det usandsynligt, at trykket dengang var stort nok til at gøre moderate klimagasser, som CO2, mere virksomme.

Dermed kan det altså se ud til, at der var en ophobning af mere effektive klimagasser, som varmede kloden og holdt vandet flydende i en tid, da solen skinnede svagere end i dag, konkluderer forskerne i sidste uges udgave af Nature.

Meget usikre konklusioner ud fra fossile regndråber

Men usikkerheden omkring disse slutninger er betydelig. Det er generelt vanskeligt at sige noget sikkert om, hvad der foregik på kloden for milliarder af år siden, advarer William S. Cassata og Paul R. Renne.

Selvom det ikke er så sandsynligt, kan man tænke sig, at regndråberne dengang var større end i dag. Det er heller ikke så let at afgøre akkurat, hvordan den vulkanske aske opførte sig, da regnen faldt.

Det kan også være, at klimagasserne ikke var den eneste vigtige faktor for temperaturen på jorden.

Måske havde kloden mindre reflekterende is og sne, så planeten absorberede en større del af varmen fra Solen?

Ønsker mere regndråbeforskning

De to kommentatorer håber imidlertid, at denne forskning vil inspirere andre videnskabsfolk til at undersøge flere aftryk af ældgamle regndråber. Det vil sætte Sanjoy Som og hans kollgers resultater i perspektiv.

Desuden kan mere af den slags forskning på sigt skaffe os en slags oversigt over, hvor tæt vores atmosfære har været gennem tiderne.

Og det kan igen give os en bedre forståelse af dynamikken i alle klimaændringerne, som er sket på kloden op gennem de milliarder af år mod vores egen tid.

© forskning.no Oversættelse: Julie M. Ingemansson