Studiet, som er foretaget af en international forskningsgruppe under ledelse af Daniel Herwartz, er publiceret i tidsskriftet Proceedings of the National Academy of Sciences, og det viser, at selv tropiske områder engang var dækket af sne og is.
I den seneste istid (som sluttede for omkring 12.000 år siden) spredte iskapper sig gennem Europa ved Englands sydligste breddegrad og strakte sig til syd for De Store Søer i Nordamerika. På den anden side lå tundra, uldne mammutter og så videre – men det ækvatoriale bælte af tropisk regnskov var der stadig. Der har dog været langt voldsommere tilstande meget tidligere i Jordens historie, og det er disse, som understøttes af det nye studie. Perioderne har fået tilnavnet ”Sneboldjord” (Snowball Earth).
Denne betegnelse kom frem i 1990’erne på baggrund af årtiers geologiske observationer af klipper, der havde været aflejret i gletsjere på land og i havet i en stor del af perioden, som varede fra mellem 720 millioner til 630 millioner år siden på lokaliteter kloden over, der – dengang – befandt sig på ækvator eller højest 40 grader derfra.
Det var ikke en let opgave for geologerne at fastslå dette, da de organismer, som ville efterlade store og let genkendelige fossiler (anvendelige til relativ datering), endnu ikke var udviklet. Desuden var der en anderledes fordeling af kontinenterne, og den må udledes ved at måle spor af Jordens magnetfelt, som er indfanget i klipperne, da de blev udformet (palæomagnetisme). I løbet af den pågældende periode begyndte et superkontinent, kendt som Rodinia, at brække fra hinanden, mens det endnu strakte sig over ækvator.
Omdannes til sne
Spørgsmålet om, hvorfor klimaet nogensinde skulle svinge så ekstremt, at man kan tale om ”Sneboldjordtilstande”, er en kompleks sag. På den ene side var Solen 20-30% svagere, end den er nu, og den afgav derfor mindre varme. Men dengang var der også meget mere kuldioxid i atmosfæren, så der ville have været en mere effektiv ”drivhuseffekt”, som fangede varmen og holdt planeten varm.
Ændringer i Jordens bane, eller i hældningen på dens akse, kan have tippet balancen – dette er sandsynlige årsager til nyere istider – men det er muligt, at tilstande af total ”Sneboldjord” kun kan udløses, når et superkontinent ligger på tværs af ækvator. Da landområder reflekterer mere af solens varme end havet, forøgede ækvatoriale Rodinia mængden af varme, som blev slynget tilbage ud i rummet frem for at blive absorberet i havet og bevaret på Jorden.
Rodinia blev ramt af ”Sneboldjordtilstande” mindst to gange, en ældre hændelse kendt som Sturtian og en yngre kendt som Marinoan. Herwartz og hans hold studerede klippeprøver fra Dabie-Sulu bæltet i dagens østlige Kina. Før i tiden, under Sturtian og Marinoan, befandt dette område sig mellem 15 og 35 grader nord, på samme breddegrad som Mexico, Indien eller Sahara ligger på i dag.
Holdet studerede også klippeprøver fra en langt tidligere foreslået Sneboldjordepisode for omkring 2,2 milliarder år siden. Klippeprøverne var indsamlet i Karelia, i dagens nordvestlige Rusland, tæt på grænsen til Finland. Disse befandt sig også på en lavere breddegrad på det pågældende tidspunkt.
Sneboldjagt
Den største nyhed i forskernes arbejde var, at de analyserede oxygen, som var ladt tilbage fra gammelt smeltevand, da det reagerede med klipperne for at skabe mineraler. Det brugte de til at finde frem til de dagældende overfladetemperaturer.
Oxygen har tre stabile former eller ”isotoper”. Næsten 99,8% af oxygenatomer er oxygen-16 (opbygget af 8 protoner og 8 neutroner). Resten er primært oxygen-18 (8 protoner og 10 neutroner), men der er også spor af oxygen-17 (8 protoner og 9 neutroner).
Et vandmolekyle, der indeholder et tungere oxygen-isotop, har de samme kemiske egenskaber som et vandmolekyle, der indeholder det lettere oxygen-16, men vil ikke fordampe lige så let, og kondenserer hurtigere. Det betyder, at havene hurtigere mister vandmolekyler, som indeholder oxygen-16, og at mængden af tungere isotoper ved regn (eller sne), der falder langt fra havet, vil være under gennemsnittet. Den seneste geologiske fortids relative mængder af de forskellige oxygen-isotoper kan bruges som en proxy for global temperatur eller til at vurdere, hvor meget vand fra havene, der er blevet fjernet og opbevaret i gletsjere.
Det er langt fra en simpel opgave at skaffe de informationer, der gemmer sig i den slags ældgamle klipper, som Herwartzs hold studerede, men ved at inddrage det ekstremt sjældne oxygen-17 isotop i deres studie, kunne de vise, at begge de tungere isotoper må have været sjældnere end forventet, i smeltevandet, der havde reageret med klippen. Forskellen mellem oxygen-17 og oxygen-18s forarmning gjorde det muligt for forskerne at påvise, at de gennemsnitlige årlige overfladetemperaturer sandsynligvis er nået helt ned på 40 minusgrader.
Så lave temperaturer antyder, at havene også har været dybfrosne, hvilket støtter op om teorien om fuldkommen ”Sneboldjord”. Men hvis det landområde, hvorfra klipperne stammer, var så koldt, fordi det befandt sig adskillige kilometer over havoverfladen, kan den mulighed, at Jorden i højere grad var en snebold af snesjap med åbent hav tæt på ækvator, ikke udelukkes helt.
David Rothery hverken arbejder for, rådfører sig med, ejer aktier i eller modtager fondsmidler fra nogen virksomheder, der vil kunne drage nytte af denne artikel, og har ingen relevante tilknytninger. Denne artikel er oprindeligt publiceret hos The Conversation.
