Store opdagelser: Istid og istider

En stor del af landskabet i Europa og Nordamerika er formet af glaciale påvirkninger. I fortiden dækkede isen dele af de to kontinenter. For en moderne geolog er det indlysende, at landskabet kun kan forklares ud fra teorien om istiden, der har været accepteret i omkring 150 år.

Evidensen for glacial aktivitet, såsom ledeblokke, moræner og skurestriber, er så overvældende, at den nærmest skriger til himlen. Vi ser isens virkninger. Alligevel var teorien om en eller flere istider engang kontroversiel.

I starten af 1800-tallet, før istidsteorien blev fremsat, kendte geologer udmærket til ledeblokke, moræner og skurestriber, men de opfattede dem ikke som levn fra en fjern istid.

Det, der i dag er så indlysende, har ikke altid været indlysende.

Granitblokke ved Jurabjergene minder om klipper i de sydlige alper

Den oprindelige teori om en istid fremkom især i forbindelse med forsøg på at forklare, hvordan store klippeblokke (ledeblokke, også kaldt vandreblokke eller erratiske blokke) kunne være blevet transporteret fra ét område til et andet mange hundreder kilometer borte.

I starten af 1800-tallet vidste man, at store granitblokke ved områder af de franske Jurabjerge, der i øvrigt består af kalksten, minder påfaldende meget om klipper længere sydpå i alperne.

Ligeledes var det blevet påvist, at ledeblokke i det nordtyske og polske lavland var af samme beskaffenhed som det skandinaviske fjeldmassiv.

Evidensen for lede- eller vandreblokke var overvældende, problemet var at forklare, hvordan de havde vandret så langt. Det skortede ikke på forslag, men ingen af dem var overbevisende.

Diluvianisterne havde ingen plausible forklaringer

I 1830'erne var 'diluvianismen' endnu den mest anerkendte geomorfologiske teori, nemlig antagelsen om at landskabet var formet af en stor oversvømmelse eller flod (eller flere floder) engang i fortiden – en slags moderne version af den bibelske fortælling om syndfloden.

Diluvianister mente, at strømmen havde sørget for transporten af vandreblokke, men de kunne ikke give plausible forklaringer på, hvordan vandet kunne flytte de ofte meget store blokke så langt, og i nogle tilfælde endog opad i bjergene.

Andre teorier var ikke bedre bevendt, og nogle var mere festlige end troværdige. Til denne kategori hørte forslag om, at blokkene var blevet sendt ud af Jorden gennem et indre gastryk som i en gigantisk luftpistol.

Teorien om istiden kom fra Agissiz

Kunne isen være den faktor, der løste problemet?

Det var, hvad naturhistorikeren Johannes Louis Agassiz (1807-1873), professor ved Universitetet i Neuchâtel i Svejts, mente.

Agassiz spændte i sin forskning over både zoologi, geologi og palæontologi, og han skabte sin karriere som tidens autoritet i studiet af fisk, både nulevende og fortidige – hvad der med et latinsk ord kaldes ichtyologi.

I dag er han mest kendt som ophavsmand til teorien om istiden.

Isen over den skandinaviske halvø havde været tykkere

Erkendelsen af gletsjernes evne til at omforme landskabet var ikke ny, for enkelte naturforskere, herunder svejtseren Jean de Charpentier (1786-1855), havde tidligere foreslået, at de store ledeblokke i Jura var bragt fra de alpinske regioner ved deres hjælp.

Og så tidligt som 1824 havde den dansk-norske geolog Jens Esmark (1763-1839) sluttet, at isen over den skandinaviske halvø havde været tykkere og langt mere udbredt, end den var på hans tid.

Disse tidligere ideer vakte dog ikke megen opmærksomhed og manglede også de omfattende argumenter, som Agassiz leverede.

Agassiz gik videre end sine forgængere

Til dels inspireret af sin landsmand Charpentier påbegyndte Agassiz et nøje studium af gletsjernes virkning i Alperne.

Han gik imidlertid langt videre end sine forgængere, idet han argumenterede for, at Svejts og de omliggende områder havde været totalt dækket af en massiv iskappe i den nære geologiske fortid.

Landet havde været et midteuropæisk Grønland. Og ikke nok med det. Størstedelen af Nordeuropa havde også været dækket af is, hvilket han konkluderede efter studieture i det skotske højland.

Ideen om en istid var en kontroversiel teori

Ideen om en istid - âge de la glace, som Agassiz kaldte den - fremførte han i 1837, og tre år senere udviklede han den i 'Études sur les glaciers' (Studier af Gletsjerne) til en omfattende klimatologisk og geomorfologisk teori.

Agassiz' kontroversielle teori vakte mere opsigt end tilslutning blandt flertallet af geologer. Johan Georg Forchhammer (1794-1865), der var Danmarks første professor i geologi, hørte til flertallet.

»Jo mere jeg tænker over jøklernes [gletsjernes] fremskriden, des mindre behager Agassiz' teori mig,« skrev han i 1843 til den svenske kemiker Jöns Berzelius.

Først efter en tyve år lang kontrovers blev teorien bredt accepteret og indgik som en naturlig del af geologiens arsenal af forklaringer på landskabet.

Istidsteorien stred mod den geologiske videns grundlag

Når Agassiz' istidsteori i starten blev så uvenligt modtaget, havde det flere årsager, blandt andet at den stred mod dele af den geologiske videnskabs grundlag.

Der var i 1800-tallet bred enighed om, at Jorden oprindeligt var blevet dannet som en glødende stenmasse og siden da var afkølet, så overfladetemperaturen stedse havde aftaget.

Istidsteorien stemte simpelthen ikke med dette anerkendte scenario, da den jo hævdede en koldere fortid.

Tanken om fortidige katastrofer var ikke en del af geologien

Desuden var det herskende geologiske paradigme i 1840'erne englænderen Charles Lyells (1797-1875) uniformitaristiske teori, ifølge hvilken alle kræfter og mekanismer i den geologiske fortid havde været af omtrent samme art og intensitet som i dag.

Fortidige katastrofer af stort omfang – og hertil måtte man regne en istid – var ikke en del af tidens geologiske forståelsesramme.

Endelig var der problemet om årsagen til istiden. Hvad var det for kræfter, der engang havde fået isen til at brede sig så voldsomt? Og hvorfor var istiden ophørt?

Agassiz kunne ikke selv give noget svar.

Teorien om istiden gik fra outsider- til mainstreamteori

På trods af disse svagheder havde teorien om en istid stor forklaringskraft, idet den kunne redegøre for et væld af geologiske fænomener ud over problemet med ledeblokkene.

Et af dem var de karakteristiske skurestriber, der fandtes så righoldigt i nordeuropæiske og nordamerikanske klippeformationer.

Mens Agassiz i 1840 havde hævdet eksistensen af en enkelt og geografisk meget omfattende istid, stod det senest omkring 1860 klart, at der snarere havde været flere istider med mere lokal udbredelse.

Med denne væsentlige modifikation øgedes teoriens forklaringskraft og plausibilitet, og den skiftede nu hurtigt status fra outsider- til mainstream-teori.

Fra omkring den tid var geologer i stand til at skelne mellem de moræneaflejringer, der var afsat af forskellige fremstød af isen, ud fra deres forskellige indhold af ledeblokke.

Crolls teori var snedig, men stemte ikke overens med geologiens beviser

Men problemet med forklaringen på istiderne bestod.

Det bedste bud syntes at være, at årsagen på en eller anden måde lå i astronomiske forhold, sådan som den skotske geolog og amatørforsker James Croll (1821-1890) foreslog i 1870.

Jorden bevæger sig omkring Solen i en ellipse, og ellipsens form – dens excentricitet eller fladtrykthed – vil ændres som følge af den gravitationelle påvirkning fra især Månen. Croll foreslog, at disse ændringer i jordbanens excentricitet var årsag til istiderne.

Resultatet ville være en periodisk ændring af solvarmen på den nordlige halvkugle, og denne ville forklare dannelsen af iskapper i den ældste kvartære periode, Pleistocæn. Crolls teori var snedig, men desværre stemte den ikke overens med den geologiske evidens for istiderne.

Alligevel viste den sig at være vejen frem, og fra midten af 1920’erne blev den genoplivet i langt mere sofistikerede versioner.

Milanković præsenterede en matematisk sammenhæng mellem sommervarmen og snelinjen

Den serbiske astronom og matematiker Milutin Milanković (1879-1958) inkluderede i sine komplekse beregninger ikke blot de periodiske ændringer i excentriciteten, men også ændringer i Jordens aksehældning samt en række andre faktorer.

I sin udbyggede teori, som han publicerede i artikler og bøger fra 1930'erne, præsenterede han en matematisk sammenhæng mellem indstrålingen af solvarme om sommeren og højden af snelinjen på den nordlige halvkugle.

På denne måde kunne han forudsige antallet af istider gennem de sidste 650.000 år. Hans forudsigelser for Nordamerika blev i hovedsagen bekræftet af amerikanske geologer, der fandt evidens for fire istider.

I starten af 1940'erne havde Milankovićs teori vundet en sådan accept, at den ofte blev brugt til at korrigere den geologiske tidsskala, snarere end den anden vej rundt.

Ny data genskabte Milankovićs teori for istiderne

Hvad der så ud til at være en stor succes, løb dog tyve år senere ind i vanskeligheder, sådan at teorien omkring 1960 nu blev afvist af de fleste geologer.

Men naturvidenskabelige teorier vurderes efter deres overensstemmelse med kendte data, og mængden og kvaliteten af relevante data er ikke konstant.

I 1970'erne fremkom der nye data i forbindelse med undersøgelser af oceanbundssokler, geomagnetiske omvendinger og nye isotopteknikker til fastlæggelse af fortidens temperaturer.

Disse data, der i vid udstrækning var de samme, der havde bekræftet den pladetektoniske teori omkring 1970, rehabiliterede Milankovićs astronomiske teori for istiderne.

Milankovićs reviderede teori er stadig enerkendt som korrekt

I overensstemmelse med Milankovićs teori kunne man identificere fire klimaperioder på henholdsvis 19.000 år, 21.000 år, 43.000 år og 100.000 år.

Den sidstnævnte meget lange cyklus skyldes variationen i jordbanens excentricitet, men cyklen på 21.000 år er forårsaget af den variation i årstiden, hvor Jorden er nærmest Solen.

Den reviderede Milanković-teori er i dag i hovedsagen stadig anerkendt som den korrekte forklaring på Jordens klimaforandringer over lang tid og derfor også på istidernes opståen.

Ændringer i atmosfæren gjorde jorden til en snebold

Men der er også alternative teorier om en Jord, der var frossen i den fjerne fortid.

Under indflydelse af den nye pladetektonik begyndte enkelte geologer og klimatologer at overveje, om vores blå planet engang havde været hvid.

Ifølge 'sneboldteorien' (snowball earth) skulle ændringer i atmosfæren have fået Jordens temperatur til at falde under vands frysepunkt i perioden fra omkring 850 til 635 millioner år siden, hvor hele Jorden var dækket af is og sne.

Der kommer ingen ny istid forløbig

Tilhængere af teorien mener på denne måde at kunne forklare, hvad der ligner glaciale aflejringer i troperne.

I 2010 mente Francis Macdonald fra Harvard University at have fundet støtte for sneboldteorien ud fra undersøgelser af 716 millioner år gamle bjergarter. Teorien er dog stadig kontroversiel og nyder ikke støtte blandt flertallet af geologer.

Vil der komme en ny istid? Utvivlsomt, men efter Milankovićs teori er den ikke lige om hjørnet.

Der vil gå mindst 100.000 år, før de astronomiske forhold er lige så gunstige for dannelse af istider, som de var under den sidste store istid, der sluttede med Pleistocæns afslutning for omkring 12.000 år siden.

Det er derfor nok ikke så meget en ny istid, vi behøver bekymre os for, men en global opvarmning forårsaget af menneskeskabte ændringer i atmosfæren.