Inden for geologien har man længe haft den opfattelse, at atmosfæren i Jordens barndom indeholdt ekstreme mængder af drivhusgassen kuldioxid. Helt op til 100 gange mere end i dag.

Op gennem tiderne faldt koncentrationen så langsomt ned til det nuværende niveau, mener man.

Men den forestilling bliver nu fejet af bordet af nye undersøgelser, som professor i geologi Minik Rosing fra Statens Naturhistoriske Museum ved Københavns Universitet har gennemført sammen med kolleger fra Stanford University i Californien, USA.

Forskernes resultater er netop offentliggjort i det videnskabelige tidsskrift Nature.

Studerede verdens ældste klipper

Ved at studere bjergarter i verdens ældste klipper ved Isua i Vestgrønland er det lykkedes Minik Rosing og hans team at dokumentere, at atmosfæren for 3,8 milliarder år siden maksimalt indeholdt knap én promille kuldioxid.

Det er kun mellem tre og fem gange så meget, som atmosfæren rummer i dag.

Umiddelbart lyder det som en stor forskel på dengang og nu. Men set over en periode på fire milliarder år, er det en meget lille variation.

»Vores resultat afslører, at den tidlige atmosfære rummede meget lidt CO2 i forhold til, hvad vi har regnet med, og at atmosfærens CO2-indhold har varieret væsentligt mindre end hidtil antaget,« siger Minik Rosing.

Styr på fortidens klima

Det nye studium viser altså, at atmosfærens indhold af kuldioxid i Jordens barndom var næsten lige så lavt som i dag. Det trækker tæppet væk under den gængse forklaring på det såkaldte Svage Sols Paradoks, der blev fremsat af de to berømte astronomer Carl Sagan og George Mullen i 1972.

Det beskriver følgende modstridende kendsgerninger:

Udfordringen med at forstå fortidens klima er ikke bare hjernegymnastik. Det er også hårdt fysisk arbejde. (Foto: Bird)

På den ene side har man fundet 3,8 milliarder år gamle aflejringer i de grønlandske Isua-klipper, der uden tvivl er skabt under vand. Det afslører, at temperaturen på jordoverfladen dengang var høj nok til at holde havene flydende og ikke frosne. På den anden side ved man, at Solen dengang var 25-30 procent svagere end i dag. Man kender nemlig Solens udvikling fra studiet af tilsvarende stjerner i forskellige stadier af deres liv samt ud fra teoretiske beregninger af fusionsprocesser i stjernernes indre. Med så svag en Sol burde Jorden have været en dybfrossen snebold i de første tre milliarder år af sin eksistens. Men Jorden kan ikke både kan være dybfrossen og være dækket af hav på samme tid.

Dette paradoks optog i årevis forskere inden for mange videnskabelige grene. Men i 1993 foreslog den amerikanske atmosfæreforsker Jim Kasting, at Jorden kunne have holdt sig varm ved, at en tredjedel af atmosfæren dengang bestod af drivhusgassen kuldioxid.

Gav forklaring på paradoks

Da forklaringen umiddelbart fik de modstridende facts til at passe sammen, har den været bredt accepteret siden hen.

»Men nu viser vores resultater altså, at en meget stærk drivhuseffekt ikke er løsningen på problemet,« siger Minik Rosing.

Paradokset er en klods om benet på klimaforskningen, for den kan være et tegn på, at man endnu ikke har helt styr på de processer, der styrer klimaet.

Det gør det svært at have tillid til klimamodellerne, fortæller Minik Rosing, der derfor har været stærkt motiveret for at finde en alternativ forklaring.

Hav er mørkere end land

Den danske geologiprofessor fandt svaret via sin egen teori om kontinenternes opståen (se boks i bunden). Ifølge denne teori var kontinenterne meget mindre for 3,8 milliarder år siden og kloden derfor domineret af hav.

Et ocean er imidlertid væsentligt mørkere end land, dvs. at det opsuger en større del af det sollys, som rammer det. Derfor slugte kloden mere af Solens energi, end den gør i dag.

Processen blev forstærket af, at der dengang var færre skyer, end i dag, som tilmed var tyndere og som hurtigere gik i opløsning. Skyerne dannes nemlig omkring små partikler i atmosfæren - såkaldte skykondensationskerner - der primært slippes op i atmosfæren af planter og alger.

Men for 3,8 milliarder år siden var livet først i sin vorden, og derfor var der kun ganske få af sådanne partikler, der svævede frit rundt i atmosfæren.

Tynde skyer og mørkt hav virkede sammen

Minik Rosing og hans team boede i teltlejr, da de hentede en borekerne op af klipperne ved Isua. (Foto: Mette Mailand)

Det var de to ting tilsammen, de få og tynde skyer og det mørke hav, der gjorde, at Jorden kunne holde varmen, selv om Solen var betydeligt svagere end i dag.

»Vores løsning kræver ikke, at vi vender op og ned på vores billede af, hvordan Jorden har været igennem de sidste fire milliarder år. Det viser, at vi har en god forståelse af, hvordan klimaet har udviklet sig og at vi derfor kan have god tillid til vores klimamodeller,« siger Minik Rosing.

CO2-udledning er signifikant

Det faktum, at CO2-niveauet har varieret meget mindre end hidtil antaget, sætter ifølge Minik Rosing også menneskehedens udledninger af drivhusgasser i perspektiv.

De menneskeskabte udslip er nemlig af en størrelsesorden, der stort set dækker variationen i hele Jordens historie. Så store ændringer er signifikante, og de ville springe i øjnene, selv hvis man så på det om millioner af år, pointerer Minik Rosing.

I klimadebatten har mange ellers bagateliseret problemet med kuldioxid-udslip ved at henvise til, at CO2-niveauet har kloden har kunnet klare meget højere CO2-niveauer, end det nuværende.

Men det argument holder altså ikke ifølge de nye resultater.

»Det, at vi trækker energi ud af de fossile brændstoffer og poster CO2 ud i atmosfæren får konsekvenser for Jordens fremtid. Selv om vi forsøger at vende skuden, så vil vi ikke kunne komme tilbage i samme spor igen. Uanset hvad vi gør vil Jordens udviklingshistorie være ændret for altid,« slutter Minik Rosing.

Læs hvordan MinikRosings danske kolleger modtager de nye resultater: 'En ualmindelig stærk løsning'