Dybt begravet i Grønlands indlandsis ligger et gådefuldt kemisk spor, som har udløst en intens videnskabelig debat.
En markant stigning i koncentrationen af platin opdaget i en iskerne (en cylindrisk borekerne af indlandsis eller gletsjeris) og dateret til omkring 12.800 år gammel, understøtter en hypotese om, at Jorden på det tidspunkt blev ramt af en usædvanlig meteorit eller komet.
Vores nye forskning leverer en langt mere jordnær forklaring: Dette mystiske platinspor stammer muligvis fra et vulkansk spalteudbrud i Island og ikke fra rummet (et spalteudbrud er et vulkanudbrud fra spalter eller revner i jordskorpen, hvor kontinenterne eller havbunden trækkes fra hinanden ved pladeforskydningerne, red.).
Afgørende timing
Timingen er afgørende. Stigningen i platinkoncentrationen falder sammen med begyndelsen på overgangsperioden mellem den seneste istid, Yngre Dryas-perioden, som varede fra omkring 12.870 til omkring 11.700 år siden, og som var skyld i drastiske temperaturfald på tværs af den nordlige halvkugle.
Det skete, netop som kloden egentlig var ved at varme op efter den seneste istid. Større viden om, hvad der udløste dette temperaturfald, kan hjælpe os med at forstå, hvordan Jordens klima muligvis vil ændre sig i fremtiden.
Vi foreslår, at denne iskolde fase i Jordens klimahistorie i virkeligheden blev forårsaget enten af et stort vulkanudbrud i Tyskland eller af et udbrud fra en ukendt vulkan.
Et klimamysterium
Iskerner viser, at temperaturen i Grønland faldt med mere end 15 °C i forhold til end i dag i løbet af den 1.000 år lange Yngre Dryas-periode.
I Europa opstod der igen næsten istidslignende forhold, hvor tundra erstattede de skove, der var begyndt at brede sig. Regnbælter ved lavere breddegrader forskød sig mod syd.
Den almindeligt accepterede forklaring indebærer en enorm udledning af ferskvand fra smeltende nordamerikanske iskapper. Denne strøm af ferskvand forstyrrede havcirkulationen og påvirkede temperaturerne.
Andre forskere har dog foreslået, at hændelsen blev udløst af et komet- eller asteroidenedslag over Nordamerika.
I 2013 opdagede forskere, der analyserede iskerner boret som en del af Greenland Ice Sheet Project (GISP2), platin-koncentrationer, der lå langt over det normale niveau.
Forholdet mellem platin og et grundstof kaldet iridium var også usædvanligt, fordi himmellegemer normalt har et højt indhold af iridium, men det har spidsen af iskernen ikke.
Iskernesignaturen var meget anderledes end noget, vi ellers har set i meteoritter eller vulkanske bjergarter.
Forfatterne bag artiklen om et nedslag fra rummet foreslog, at den usædvanlige iskemi måske afspejlede nedslaget af en usædvanlig asteroide, som bestod af jern.
Et efterfølgende studie foreslog, at isens kemiske sammensætning i stedet afspejlede det tyske Laacher See-vulkanudbrud, som ikke alene havde en usædvanlig geokemi, men også fandt sted næsten samtidigt.
For at teste denne teori indsamlede og analyserede vi 17 prøver af vulkansk pimpsten fra aflejringer efterladt af Laacher See-udbruddet. Vi målte platin, iridium og andre sporstoffer for at skabe et kemisk 'fingeraftryk' af udbruddet.
Vores resultater var tydelige: Laacher See-pimpsten indeholder praktisk talt intet platin, med koncentrationer under eller kun lige ved detektionsgrænsen.
Selvom en smule platin kan være undsluppet til atmosfæren, inden det blev fanget i bjergarten, var udbruddet tydeligvis ikke kilden til stigningen i platinkoncentrationen i Grønland.
Da vi granskede timingen ved hjælp af opdaterede iskerne-kronologier, fandt vi, stigningen i platinkoncentrationen faktisk indtraf omkring 45 år efter begyndelsen af Yngre Dryas – for sent til at have udløst afkølingen.
Dette resultat, som er uafhængigt, stemte overens med tidligere forskning, der fandt det samme.
Peger på langvarig hændelse
Det er også vigtigt, at den forhøjede platin-koncentration varede i 14 år, hvilket peger på en langvarig hændelse snarere end et asteroide- eller kometnedslag.
Vi sammenlignede iskernernes kemiske signatur med andre forskellige geologiske prøver, og vi fandt, at det nærmeste match var med vulkanske gaskondensater (de produkter, der bliver dannet, når gasser frigivet fra en vulkan afkøles fra gas til væske eller fast form), særligt fra undersøiske vulkaner.
Islands vulkaner kan producere spalteudbrud, der varer i årevis eller endda årtier, hvilket passer med den 14 år lange varighed af stigningen i platinkoncentrationen i Grønland.
I løbet af smeltefasen, der gik forud for Yngre Dryas, steg Islands vulkanske aktivitet dramatisk, fordi den smeltende indlandsis reducerede trykket på jordskorpen.
Islandske vulkaner leverer tungmetaller
Det er afgørende, at undersøiske eller subglaciale udbrud interagerer med vand på måder, der kan forklare den usædvanlige kemi.
Havvandet kan fjerne svovlforbindelser, mens det koncentrerer andre elementer som platin i vulkanske gasser. Det er muligt, at disse platinrige gasser blev transporteret til Grønland, hvor de blev aflejret på indlandsisen, hvilket forklarer den mærkværdige geokemi.
Nylig forskning i historiske islandske udbrud understøtter denne mekanisme. Katla-udbruddet i 700-tallet skabte en 12 år lang stigning i tungmetaller som vismut og thallium i Grønlands iskerner. Eldgjá-udbruddet i 900-tallet resulterede i en stigning i kadmium-koncentrationen i gletsjerisen.
Selvom platin ikke blev målt i disse studier, viser eksemplerne, at islandske vulkaner regelmæssigt leverer tungmetaller til Grønlands indlandsis.
En rygende pistol?
På grund af den kronologiske forskydning udløste den mekanisme, der var ansvarlig for stigningen i koncentrationen af platin, ikke Yngre Dryas.
Vores forskning kaster dog lys over tidligere resultater, der viser en massiv stigning i koncentrationen af vulkansk sulfat i flere iskerner, som præcist falder sammen med begyndelsen af afkølingen for 12.870 år siden.
Dette udbrud, hvad enten det kom fra Laacher See-udbruddet eller en ukendt vulkan, sprøjtede så meget svovl ud i atmosfæren, at det kunne måle sig med de største udbrud i historisk tid.
Vulkanudbrud kan udløse afkøling ved at frigive svovl til stratosfæren, hvor det reflekterer indkommende sollys og potentielt sætter gang i et væld af positive feedbackmekanismer, blandt andet udbredelse af havis, ændrede vindmønstre og forstyrrelse af havstrømme – selvom fremtidig forskning må undersøge dette nærmere.
Agørende, at vi forstår tidligere klimahændelser
Den omfattende vulkanske effekt ved begyndelsen af Yngre Dryas – en tid, hvor klimaet allerede befandt sig mellem en istid og en mellemistid – kan have leveret det skub, der tippede Jordens klima tilbage i en kold tilstand.
Det er vigtigt at understrege, at vores forskning fokuserer på stigningen af koncentrationen af platintop og ikke tager højde for anden evidens som sfærer (sfæriske fragmenter af smeltet sten) og sorte lag (mystiske mørke lag i jord) for et nedslag fra rummet.
Når det er sagt, peger vores analyse af de nye resultater og eksisterende data på, at et stort vulkanudbrud på den nordlige halvkugle er den mest direkte forklaring på Yngre Dryas-hændelsen.
Det er afgørende, at vi forstår tidligere klimatiske hændelser, for at vi kan forudse, hvad der venter forude. Selvom sandsynligheden for et stort meteoritnedslag eller vulkanudbrud i et givent år er lav, vil sådanne hændelser næsten med sikkerhed finde sted før eller siden.
Det er derfor helt afgørende, at vi får viden om, hvordan Jordens klima tidligere har reageret, for at vi kan forberede os på konsekvenserne af den næste store hændelse.
Denne artikel er oprindeligt publiceret hos The Conversation og er oversat af Stephanie Lammers-Clark.
