Jorden oplevede samme slags klimaændringer for 1,4 mia. år siden som i dag

Mange faktorer påvirker klimaet på Jorden. Vigtige faktorer er bl.a. måden, som Jorden kredser om Solen på og hvordan Jordens aksehældning og bevægelser varierer. Disse kredsløbspåvirkninger er med til at afgøre, hvornår og hvor der opstår istider og varmeperioder på Jorden.

Nu giver forskere fra bl.a. Syddansk Universitet et unikt indblik i Jordens klima for 1,4 milliarder år siden, og afslører, at der også var kosmiske påvirkninger af klimaet den gang - dog med en lidt anderledes rytme.

”Dette studie bidrager til forståelsen af, hvordan fortidens klimaændringer påvirkede Jorden både geologisk og biologisk”, forklarer Donald Canfield, forskningsleder og professor ved Nordisk Center for Jordens Udvikling (NordCEE), Syddansk Universitet.

Studiet bygger på analyser af sedimentaflejringer fra de ca. 1,4 mia. år gamle og meget velbevarede Xiamaling formationer i Kina.

Ændringer i vind, nedbør og havstrømme

De forstenede sedimenter i disse kinesiske klippeformationer indeholder forskellige slags aflejringer, der afspejler fortidens ændringer i vindforhold og havstrømme. Disse ændringer optræder som gentagne udsving, og iflg. forskerne vidner det om, at kredsløbspåvirkninger var på spil – altså at klimaændringer dengang opstod som en følge af Jordens varierende hældning og kredsløb  om Solen.

De kredsløbspåvirkninger, som nutidens klima er underlagt, hedder Milankovitch-cyklusserne. Der er tre forskellige, og de opstår med cirka hhv. 20.000, 40.000 og 100.000 års mellemrum. Hvis vi kigger en million år tilbage i tiden, kan forskningen dokumentere, at cyklusserne har forårsaget istider med ca. 100.000 års mellemrum. Lige nu er vi midt i en varmeperiode, som indtil videre har varet 11.000 år.

”Jordens klima-historie er kompleks. Med denne nye viden kan vi vise, at cyklusser som Milankovitch-cyklusserne også eksisterede for 1,4 mia. år siden. Det er ellers en periode, som vi ikke ved ret meget om”, siger Donald Canfield og tilføjer:

”Dette studie vil hjælpe os med at forstå, hvordan Milankovitch-cyklusser kan styre klimaændringer på Jorden.”

Forskerne offentliggør deres resultater I det videnskabelige tidsskrift PNAS, og de består af både geokemiske og sedimentologiske beviser for gentagne svingninger i klimaet for 1,4 mia. år siden. F. eks. har de fossilerede sedimenter afsløret, hvordan lag af organisk materiale ændrede sig over tid og dermed vidner om cykliske ændringer i vindforhold, nedbør og havstrømme.

“Cyklusserne dengang var lidt anderledes end nutidens Milankovitch-cyklusser. De opstod med 12-16.000, 20-30.000 og 100.000 års mellemrum. De var ikke så lange – årsagen er formentlig, at Månen var tættere på Jorden dengang”, forklarer Donald Canfield.

Sådan bliver klimaet påvirket af Jordens kredsløb om Solen

Solens indstråling på Jordens nordlige halvkugle ændrer sig over tid, og det skaber cykliske klimaforandringer. Tre faktorer påvirker, hvordan Solens indstråling på Jorden ændrer sig:

• Jordens bane om Solen holder ikke altid den samme ellipseformede bane. Nogle gange er Jordens bane tættere på Solen, mens den andre gange er længere væk. I vores tid skaber denne en cyklus på 100.000 år og en cyklus på 400.000 år.
• Jordens akse har en hældning, der ændrer sig i forhold til Solen. Hældningen er dog ikke konstant, men svinger mellem 22 og 24 grader. Jo større hældningen er, des større er forskellen på sommer og vinter. Denne cyklus varer i vores tid 40.000 år.
• Jorden drejer om sin egen akse. Det giver dag og nat. På grund af Jordens elliptiske bane og hældning i forhold til Solen opstår i vores tid en cyklus på 20.000 år, hvor der er forskel på, om Jorden er tættest på Solen om sommeren eller vinteren.

Tilsammen skaber disse tre cyklusser nogle svingninger i klimaet, som blandt andet resulterer i istider. Cyklusserne har også indflydelse på regnmængder, vindhastig- heder og cirkulationen af vand i verdenshavene. De cyklusser, som vi påvirkes af i dag, kaldes Milankovich-cyklusserne. De er opkaldt efter den serbiske matematiker Milutin Milankovitch (1879 – 1958), der som den første beskrev de tre cyklusser.

Ref PNAS: Orbital forcing of climate 1.4 billion years ago Shuichang Zhang^a, Xiaomei Wang^a, Emma U. Hammarlund^b, Huajian Wang^a, M. Mafalda Costa^c, Christian J. Bjerrum^d, James N. Connelly^c, Baomin Zhang^a, Lizeng Bian^e, and Donald E. Canfield^b.

^aKey Laboratory of Petroleum Geochemistry, Research Institute of Petroleum Exploration and Development, China National Petroleum Corporation, China; ^bInstitute of Biology and Nordic Center for Earth Evolution, University of Southern Denmark, Denmark; ^cCentre for Star and Planet Formation, Natural History Museum of Denmark, University of Copenhagen, Denmark; ^dDepartment of Geosciences and Natural Resource Management, Section of Geology, and Nordic Center for Earth Evolution, University of Copenhagen, Denmark og ^eDepartment of Geosciences, Nanjing University, China.

Kontakt Professor Donald Canfield,dec@biology.sdu.dk, tlf.6550 2751.

Nordisk Center for Jordens Udvikling er støttet af Danmarks Grundforskningsfond.