Sådan afslørede NASA-radar gigantiske meteornedslag i Jordens forhistorie

Forestil dig lige, at nogen bad dig om at finde ud af, hvordan der ser ud på bunden af en dybfrossen sø – ikke så ligetil, vel?

Ikke desto mindre er det omtrent, hvad blandt andre danske forskere har formået at gøre.

I to nye studier, som Videnskab.dk har beskrevet her og her, beskriver forskerne, hvordan de ved hjælp af avanceret radarteknologi har afsløret to gigantiske kratere under Indlandsisen i Grønland.

Kraterne kan meget vel stamme fra meteornedslag, som har haft potentiale til at ændre Jordens klima og biodiversitet.

»Vi har undersøgt Jorden på mange forskellige måder, fra Jorden, fra luften og i rummet – det er virkelig spændende, at opdagelser som disse stadig er mulige,« siger glaciolog ved NASA Joe MacGregor, som er medforfatter på det nyeste af de to studier, i en pressemeddelelse.

Men hvordan undersøger man egentlig noget, der ligger under flere kilometer tyk is?

LÆS OGSÅ: Osiris Rex: NASA-mission kan redde Jorden fra katastrofe

NASA-teknologi giver detaljeret info

Den radarteknologi, som har gjort opdagelsen af de to kratere mulig, er oprindeligt udviklet ved CRESIS Insituttet ved Kansas Universitet i USA, men er i dette tilfælde stillet til rådighed af NASA, som også har forskere med på forfatterlisten på begge de nye studier.

Ved at overflyve de store, isdækkede områder i Grønland og scanne isen med en kraftfuld radar, kunne forskerne hente detaljerede informationer om, hvordan jorden og isens fysiske struktur ser ud under overfladen.

Ved det ene krater viste isen sig at være knap en kilometer tyk og ved det andet omkring det dobbelte.

»Der er tale om en ny radar, som giver os ekstra god opløsning og gør os i stand til at se, hvad der faktisk sker inde i og under isen,« forklarer den danske professor Kurt H. Kjær, som er hovedforfatter på studierne, til Videnskab.dk. Han arbejder ved Center for Geogenetik på Københavns Universitet.

LÆS OGSÅ: NASA går på opdagelse i Grønland

Radarbølger kan 'se' gennem isen

Radaren fungerer sådan, at radarbølger sendes ud og bliver kastet tilbage til flyet på forskellig vis, alt efter hvad de rammer. Radarbølgerne kan bevæge sig gennem isen og måle både dens tykkelse og struktur.

Men der skal et helt særligt indrettet fly til for at udføre opgaven - du kan se en illustration af det imponerende P-3B-fly, som har leveret radarmålingerne, herunder. På billedet ses også flyets imponerende mange, forskellige instrumenter.

P-3B er en del af NASA's Operation IceBridge, som har til formål at måle Indlandsisen, blandt andet for at afdække effekterne af klimaforandringerne. Det kan du læse mere om i artiklen 'NASA måler Grønlands Indlandsis op'.

I forbindelse med det første studie fik forskerne desuden hjælp fra Alfred-Wegener-Instituttet i Tyskland og deres avancerede Polar 6-fly. Det kan du læse mere om i boksen under artiklen.

Kan være relateret til istidens afslutning

I første omgang fandt forskerne en tydelig cirkelrund struktur under Hiawatha-gletsjeren helt ude på kanten af Indlandsisen i Nordvestgrønland. Strukturen var 31 kilometer i diameter og kunne ved hjælp af analyser af smeltevandsprøver med stor sandsynlighed siges at være et asteroidenedslagskrater.

Forskerne kunne desuden se på scanningerne, at isen lå forstyrret på en måde, som pegede i retning af, at det måtte være ungt - altså at nedslaget måtte være sket for nyligt. I et geologisk perspektiv, vel at mærke.

»Isen har ligget der i hvert fald i 3 millioner år, og hvis krateret havde ligget der meget længere end det, ville det være totalt slidt væk. Derfor tror vi, at det er yngre,« siger Kurt H. Kjær og fortsætter:

»Derudover har vi et øvre lag, som er omkring 11.700 år gammelt, og krateret er i hvert fald ældre end det, for alle de lag, der ligger ovenpå, er helt uforstyrrede.«

Forskerne arbejder med andre ord med et tidsspænd på mellem 3 millioner og knap 12.000 år for det første krater. Ifølge Kurt H. Kjær peger bevismaterialet dog mest mod den yngre del af det spænd, eftersom udsving i radarmålingerne peger på, at isen fra den seneste istid, Weichsel-istiden, mangler.

Det er særligt interessant, fordi det kan antyde, at Hiawatha-nedslaget kan have haft betydning for istidens afslutning. Intet er dog endeligt bevist på den front, hvilket vi snart skal komme tilbage til.

LÆS OGSÅ: Er vi på vej ind i en ny istid?

Er de to asteroider slået ned samtidig?

Ansporet af deres første, utrolige opdagelse gik forskerne straks i gang med at scanne et større område og fandt snart efter det andet krater, som de har foreslået at kalde Paterson. Denne gang ikke inspireret af et stednavn, men opkaldt efter den verdensførende geolog Stan Paterson, som døde i 2013.

Denne struktur var lidt større, 36 kilometer i diameter, og blev fundet ’sølle’ 183 kilometer fra det første krater. Et »nabokrater«, som Kurt H. Kjær kaldte det. Hvis der altså er tale om et krater.

Det kan du læse mere om i denne artikel, hvor en forsker, der ikke var en del af studiet, påpeger, at de fysiske beviser fra blandt andet radarmålingerne dog ser ud til at være ret overbevisende. Alternativt kan du se denne sjove video, der hurtigt forklarer begge fund:

Selvom forskerne i den første videnskabelige artikel var meget påpasselige med ikke at sige noget alt for skråsikkert om alderen på Hiawatha-krateret, gav fundet af det formodede nye krater alligevel anledning til et fuldstændig oplagt, opfølgende spørgsmål:

»Tilstedeværelsen af to kratere, som ligger tæt på hinanden og er ensartede i størrelse, rejser muligheden for, at de blev til ved relaterede nedslag,« skriver forskerne i den videnskabelige artikel.

To asteroider er værre end dobbelt så slemt

Her er vi lige nødt til at gøre et kort holdt og få en fornemmelse af, hvilke størrelsesorden af begivenheder, det er, vi taler om: Forskerne anslår, at Hiawatha-asteroiden må have vejet omkring 12 milliarder ton – det vil sige to milliarder elefanter – og have udløst en energi svarende til 47 millioner Hiroshimabomber.

Paterson-krateret, såfremt det er et krater, er endnu større, og det siger sig selv, at to samtidige meteornedslag er meget voldsommere end ét. Udregningen af et meteornedslags energiudløsning er mere kompliceret end som så, forklarer Jørgen Peder Steffensen.

Massen af en rund sten beregnes i forhold til diameteren, og massen vokser med diameteren i tredje potens, siger han. Det vil sige, at hvis du kender energien for en sten med 100 meter diameter, er energien for en sten med en diameter på 200 meter 2 gange 2 gange 2, altså 8 gange større.

»Ud fra dette forhold kan man gætte, at hvis du har et krater på 30 kilometer i diameter og et andet på 60 kilometer i diameter, kunne man forestille sig, at nummer to meteor afleverede 8 gange mere energi. Med kratere på 31 kilometer og 36 kilometer i diameter, som i dette tilfælde, kunne det større meteor have afleveret 60 procent mere energi end nummer et,« siger Jørgen Peder Steffensen.

Præcis hvor mange Hiroshima-bomber nedslagene tilsammen kan have udløst, vil ingen af forskerne bevæge sig ud i et regnestykke af, men til sammenligning kan man tænke på, at Chicxulub-krateret i Mexico er omkring 180 kilometer i diameter.

Man mener, at Chicxulub-krateret stammer fra det meteornedslag, som for 65,5 millioner år siden skabte massedød på Jorden og dræbte dinosaurerne.

LÆS OGSÅ: Nye beviser på, at asteroider dræbte dinosaurerne og Dino-dræbende asteroide gav Jorden hedeslag

Unge, men ikke nødvendigvis lige gamle

For at forsøge at blive klogere på, hvor gamle de to kratere kunne være, kiggede forskerne nærmere på, hvordan isen og jorden så ud til at være bevaret.

Her afslørede radarmålingerne, at kraterne begge så ud til være særdeles velbevarede, og det var endnu et tegn på en ’ung’ alder. Gletsjer-is er nemlig utrolig effektiv til at fjerne uregelmæssigheder i jorden, og hvis kraterne var meget gamle, ville sporene efter dem derfor være forsvundet.

Isen over Paterson-krateret er dog tykkere end ved Hiawatha og ved at sammenligne med iskerneboringer ikke langt derfra, kunne forskerne regne sig frem til, at det nederste islag ved Paterson må være omkring 79.000 år gammelt. Hvis beregningerne fra Hiawatha er rigtige, må det altså alt andet lige betyde, at Paterson er ældre.

»Lige umiddelbart er det nærliggende at tænke, at de stammer fra samme begivenhed, altså samme meteornedslag: Det er stort set samme område, og størrelsesmæssigt minder de om hinanden,« siger Kurt H. Kjær.

»Men når man begynder at lave mere kvalificerede udregninger og tage højde for, hvad vi faktisk ved om de forskellige steder, så er det ikke sandsynligt. Islagene er meget forskellige,« tilføjer han.

LÆS OGSÅ: Ny iskerneboring er med til at løse klima-gåden

Samtidige nedslag er nok for langt ude

»Umiddelbart er jeg tilbøjelig til at give dem ret i,« lyder det fra professor Jørgen Peder Steffensen, som arbejder ved Is og Klima på Niels Bohr Instituttet og har kigget på de nye studier for Videnskab.dk.

Jørgen Peder Steffensen har ikke deltaget i studierne, men han har blandt andre været med til at bore netop de iskerneboringer, som forfatterne bruger til at anslå isens alder ved Paterson-krateret. Du kan læse meget mere om dét projekt, kaldet NEEM, i artiklerne her, her og her.

»Det er nok for langt ude at påstå, at kraterne er kommet til samtidig. Hvis de var, ville det altså være en virkelig stor bøf, der var landet,« siger Jørgen Peder Steffensen til Videnskab.dk.

Samtidig mener den iskyndige professor ikke, at vi på nuværende tidspunkt kan sige noget som helst endeligt om kraternes respektive aldre. Det vil kræve nye boringer, som han forklarer i denne artikel.

LÆS OGSÅ: Usædvanligt dobbeltkrater fra meteoritter opdaget i Sverige

»Den holder ikke i byretten«

Jørgen Peder Steffensen forklarer, at isen bevæger sig relativt meget, særligt når vi taler om kanten af isen, hvor Hiawatha-gletsjeren beligger. Man kan forestille sig, at isen ’skurer’ hen over jorden, som når en snedker sliber en bordplade med et stykke sandpapir.

Længere inde går det generelt langsommere med bevægelserne, og derfor er det svært at sammenligne de to steder uden egentlige boringer i isen lige over kraterne, mener han.

»Jo længere ud mod kanten, jo mindre gammel is skal man forvente, for det istidslag er meget mere udtværet. Derfor kan man slet ikke udelukke, at alle de gamle lag er smurt så tyndt ud, at man ikke får dem med på radaren,« siger Jørgen Peder Steffensen.

»Lige nu har vi indicer på, at isen på Hiawatha er ung, og den anden er lidt ældre. Det er okay som indicier, men det holder ikke i byretten, for isbevægelse kan faktisk gøre, at vi bliver snydt,« slutter han.

LÆS OGSÅ: Grønlands gletsjere smelter hurtigt i havet

LÆS OGSÅ: Utrolig video: Forskere kortlægger Grønlands rejse gennem 100 millioner år