De fleste moderne klimaforskere ønsker at forklare alle klimaændringer med varierende indhold af drivhusgasser i atmosfæren. Kun måden, som gasserne bliver tilført atmosfæren kan variere. Deres foretrukne forklaring er at det er mennesker, som udleder CO2 og metan og derved ændrer klimaet til det værre.
Imidlertid i den geologiske fortid fandtes mennesker ikke, og de kan derfor vanskeligt holdes ansvarlige for fortidens meget dramatiske klimaændringer, som langt overgår de sidste 50-100 års ret ubetydelige ændringer.
Det særlige ved klimaet i perioderne Palæogen og Neogen - som tidligere hed Tertiær - er at klodens gennemsnitstemperatur faldt gennem 50 millioner år fra det Eocæne Optimums 25℃ til de Pleistocæne Istiders 5-8℃.
Den sælsomme PETM varmeperiode i slutningen af Paleocæn, hvor temperaturen over en periode på nogle få tusinde år pludselig steg med 8℃ over datidens temperatur, er stadig et uløst mysterium.
I dag er den traditionelle CO2 baserede klimaforskning blevet udfordret af Henrik Svensmarks teori om at den kosmiske stråling påvirker skydækket, hvilket er den vigtigste årsag til variationer i klodens temperatur.
1. Jordens nedkøling gennem 50 millioner år
Denne artikel omhandler den geologiske periode, som tidligere blev kaldt Tertiær, men som nu er blevet opdelt og omdøbt til perioderne Palæogen og Neogen i henhold til den internationale Stratigrafiske Kommissions beslutning af 1968. Palæogen vil således omfatte underperioderne Paleocæn, Eocæn og Oligocæn, og Neogen vil omfatte Miocæn og Pliocæn.
Tiden skrider frem fra højre mod venstre.
De geologiske æoner - Hadal var det glødende inferno lige efter Jordens skabelse. I Arkæikum dannedes de første klipper, en atmosfære af nitrogen, metan og vand kondenserede. I Proterozoikum producerede cyanobakterier ilt, som oxyderede jern og metan; i slutningen af perioden opstod liv på havbunden. Phanerozoikum betegner den del af Jordens historie, hvor der har været synligt håndgribeligt liv.
Hele perioden forud for Phanerozoikum kaldes ofte for Prækambrium, som betyder før-Kambrium, idet man tidligere mente, at livet opstod i Kambrium (tidligste periode i Palæozoikum) for godt 500 millioner år siden.
Phanerozoikum inddeles i epokerne Palæozoikum, Mesozoikum og Kænozoikum. Palæozoikum er det tidlige livs epoke, hvor planter, insekter, fisk, bløddyr, koraler og mange flere levende organismer udvikledes. Mesozoikum er dinosaurernes epoke og Kænozoikum er pattedyrernes epoke.
Palæogen og Neogen er emnet for denne artikel, og de omfatter underperioderne Paleocæn, Eocæn, Oligocæn, Miocæn og Pliocæn.
Eget arbejde.
De tidlige geologer inddelte Kænozoikum i blot to perioder, nemlig Tertiær og Kvartær. Tertiær var den del af pattedyrenes tidsalder, hvor der ikke fandtes mennesker, og Kvartær betegnede den tid, hvor der fandtes mennesker. Men som følge af den stratigrafiske kommissions beslutning i 1968 er der som sagt nu tre perioder i Kænozoikum, nemlig Palæogen, Neogen og Kvartær.
Meget tyder på at Jordens gennemsnitstemperatur gennem hele Phanerozoikums 542 millioner år har haft en svagt stigende trend indtil et maksimum midt i Kridttiden, dog afbrudt af de tre istider, Andean-Saharan, Karoo og nutidens Pleistocæne istid. Man kan gætte på at det skyldtes Solens stadigt øgede lysstyrke.
Klodens gennemsnitstemperatur gennem Phanerozoikum som afvigelse fra nutidens temperatur efter Anton Uriarte - dog tilføjet de geologiske perioder. Tiden skrider frem fra højre mod venstre. Det ses, at temperaturen generelt har været svagt stigende indtil Kridttiden, hvorefter den faldt ned mod den Pleistocæne istidsperiode, som vi lever i nu. Desuden har kurven nogle tilsvarende minimum ved de to andre istidsperioder i Phanerozoikum, nemlig Andean-Saharan istiden ved overgangen mellem Ordovician og Silur, og Karoo Istiden i sen Karbon og tidlig Perm. Foto Anton Uriarte.
Solen er en stjerne i Hertzsprung-Russell-diagrammets hovedserie. Den vil opholde sig i hovedserien omkring 11 Miliarder år, i hvilken tid den vil øge sin lysstyrke tre gange totalt set. Ved Palæogens begyndelse for 65 millioner år siden var Solen nået op på godt 99% af nutidens lysstyrke, og som vi ved, har den siden indhentet det forsømte.
Det mest interessante ved perioderne Palæogen og Neogen ud fra et klima synspunkt er at klodens gennemsnitlige temperatur faldt ret støt og konstant gennem 50 millioner år fra Kridttidens og det Eocæne Maksimums måske 27-28℃ til nutidens 14℃.
Indholdet af CO2 i atmosfæren i Phanerozoikum efter Robert Berner Yale University - dog tilføjet de geologiske perioder. Tiden skrider frem fra venstre mod højre. Det nuværende CO2 indhold i atmosfæren er sat til 1 (today). Det ses, at CO2 indholdet havde et maksimum i Kambrium, og det derefter har været faldende bortset fra er minimum i Karbon tiden. Der findes flere rekonstruktioner af CO2 indholdet i fortidens atmosfære, som alle er forskellige. Men trenden er den samme: i langt det meste af tiden har koncentrationen været langt højere end i nutidens atmosfære. Graf Robert Berner.
Det globale klima i Paleogen begyndte med den kortvarige "globale vinter" forårsaget af nedslaget af Chicxulub meteoren, som tog livet af dinosaurerne. Men derefter fortsatte den sene kridttids varme og fugtige klima endnu nogle millioner år, indtil temperaturen igen steg til det sælsomme PETM, som står for Paleocene–Eocene Thermal Maximum.
PETM var et geologisk set ganske kort tidsinterval karakteriseret ved en brat gennemsnitlig global temperaturstigning på 5-8 ℃. PETM begyndte ved overgangen mellem perioderne Palæocæn og Eocæn. Den varede omkring 200 tusinde år.
Variationer i atmosfærens ilt indhold gennem Phanerozoikum efter Robert Berner Yale University - dog tilføjet de geologiske perioder. Tiden skrider frem fra venstre mod højre. Graf Robert Berner.
Samtidig med Jordens nedkøling ned gennem Palæogen og Neogen, skete et tilsvarende konstant fald i atmosfærens indhold af CO2, idet koncentrationen faldt med en faktor 10 fra mindst 4500 ppm ned til istidens omkring 200 ppm, hvilket sidste var faretruende lavt og tæt på at udslette alt liv. Siden sidste istids slutning er CO2 koncentrationen dog kravlet op på nutidens omkring 400 ppm.
Ifølge Robert Berner fra Yale University var atmosfærens ilt procent fra midten af Trias og indtil nogle millioner år ind i Jura gradvist sunket ned til et lavpunkt for hele Phanerozoikum på omkring 15-17% for derefter igen at stige til et maksimum på omkring 27% i den allersidste del af Kridt. Ved start af Palæogen var ilt indholdet i atmosfæren omkring 25%, og det er siden faldet til nutidens 21%.
Et forskerteam fra det Russiske "Institute of Physics of the Earth" i Karelen har opstillet en kurve for Jordens omdrejningshastighed gennem Phanerozoikum beregnet på grundlag af magnetiske målinger. Tiden skrider frem fra højre mod venstre. Det ses at ved start af Kænozoikum varede et døgn godt 23,5 timer og - ved slutningen af perioden varede var døgnets længde meget tæt på nutidens 24 timer.
Paleogen og Neogen varede sammenlagt 63 millioner år. I løbet af dette enorme tidsrum sank Jordens gennemsnitstemperatur støt fra Kridttidens drivhustemperaturer, som var mellem 20 og 26℃, ned til de Pleistocæne istiders gennemsnitstemperatur på omkring 5℃. Vi lever stadig i denne istidsperiode, kun er vi så heldige at gletcherne de sidste tolv tusind år midlertidigt har trukket sig tilbage og givet plads til en mellemistid, som vi kalder Holocæn. For en sammenligning er Jordens årlige gennemsnitstemperatur i dag 14℃.
Gennem hele Palæogen og Neogen, som udgør det meste af Kænozoikum, var temperaturen generelt faldende, men kurven overlejres imidlertid af flere perioder med særligt varmt eller koldt klima, som for eksempel PETM ved overgangen fra Paleocæn til Eocæn, det Eocæne maksimum og et markant temperaturfald ved start af Oligocæn, som førte til den første fremkomst af en permanent iskappe i Antarktis, en varmeperiode mellem Oligocæn og Miocæn, det Miocæne Maksimum og det relativt varme klima i Pliocæn.
En rekonstruktion af Jordens temperatur gennem Palæogen og Neogen hentet fra -
Wikipedia
- Tiden skrider frem fra venstre mod højre, og derfor er nutid til højre. Det ses at den generelle tendens er en stadig afkøling fra Kridt tidens drivhustemperaturer til de Pleistocæne istiders fryseboks, dog overlejret af kortere eller længere perioder med ekstraordinær kulde eller varme.
Kurven er konstrueret på grundlag af prøver af aflejringer på Polarhavets bund. Den store skala til højre angiver indholdet af iltisotopen O-18 i sedimenter. Forholdet mellem ilt isotoperne O-16 og O-18 i rester af skaldyr indikerer temperaturen, dengang skaldyret døde. Dette er sammenholdt med analyser af radioaktivt henfald fra samme lag, hvilket indikerer tiden.
Bogstaverne foroven og forneden repræsenter de geologiske perioder. Palæogen og Neogens fem epoker er Pal for Paleocene (Paleocæn), Eo for Eocene (Eocæn), Ol for Oligocene (Oligocæn), Mio for Miocene (Miocæn) Pli for Pliocene (Pliocæn). Plt repræsenterer Pleistocene (Pleistocæn), som er istiden. Bemærk de typiske svingninger mellem egentlige istider og mellemistider. Holocene (Holocæn), der er nutiden siden slutningen af sidste istid, er en relativ kort periode, som ikke er vist.
Skalaen til venstre "Polar Ocean Equivalent delta-T (C)" viser temperaturen som difference fra nutid. Den er suppleret med skalaen "Equivalent Vostok delta-T (C)" i nederste højre hjørne, som viser resultater fra iskerne boringer på den russiske Vostok station på Antarktis afvigelser fra nutidstemperatur.
I løbet af Palæogen udviklede pattedyr sig fra de små, simple arter, som puslede rundt i underskoven i Kridt tiden - formentlig et vigtigt fødeemne for dinosaurerne - til en stor gruppe af forskellige dyr, som kappedes om at overtage dinosaurernes økologiske nicher.
I moderne tid har forskere en markant tilbøjelighed til at forklare alle klimatiske fænomener med variationer i atmosfærens indhold af CO2 og metan, disse gassers drivhuseffekt og deraf følgende temperatur variationer og "tipping points", hvilket giver en ret smalsporet forskning
Men der er andre forklaringsmuligheder såsom ændringer i havstrømme på grund af kontinental drift eller ændringer i havets saltholdighed, variationer i Solens aktivitet, variationer i den kosmiske stråling og deraf følgende ændringer i skydannelsen .
Desuden, Solen har skinnet i milliarder af år, og vi har kun studeret den i nogle få hundrede år. Hvad ved vi om hvilke fænomener, der kan forekomme? Vi skal ikke tro at vi har nået toppen i videnskabelig viden.
2. Teorien om Jordens nedkøling på grund af mindsket CO2
Jordens atmosfære indeholder i dag omkring 400 ppm CO2, hvilket er 0,04 i volumenprocent. Det er 4 titusindedele, altså en helt ubetydelig del af den atmosfæriske luft. Ikke desto mindre har det overvejende flertal af videnskabsmænd, politikere, journalister og undervisere med stor lidenskab bekendt deres tro på at en marginal ændring i dette allerede helt ubetydelige volumen er den vigtigste faktor for udviklingen af Jordens klima.
En samlet fremstilling atmosfærisk CO2 og gennemsnitlig global temperatur i Phanerozoikum. Tiden skrider frem fra venstre mod højre. Den lodrette akse til venstre er CO2 koncentrationen i atmosfæren i ppm. Den lodrette akse til højre er temperaturen i grader celsius. Begge dele var faldende i Tertiær, hvilket er Palæogen og Neogen, men i Jordens tidligere perioder er korrelationen mellem temperatur og atmosfærens CO2 indhold imidlertid meget dårlig, hvilket viser at der ikke er noget årsagvirkningsforhold.
I varme perioder har Jordens gennemsnitstemperatur været omkring 25℃ og i deciderede istidsperioder 5℃, hvilket skal sammenlignes med Jordens aktuelle årlige gennemsnitstemperatur, som er omkring 14℃. Danmarks årlige gennemsnitstemperatur er 8℃. Graf R. Scotese og R. A. Berner 2001.
I lyset af denne overbevisning antager mange at det høje indhold af CO2 i Kridttidens atmosfære var årsag til en drivhus effekt, som skabte de høje temperaturer, og følgelig at den faldende koncentration af CO2 i atmosfæren var den afgørende årsag til temperaturfaldet ned gennem Palæogen og Neogen perioderne.
Den formodede virkning af drivhusgasser i atmosfæren - Det meste af Solens kortbølgede stråling omdannes til varme, når den rammer Jordens overflade. Den derved opvarmede jord, klipper og vand udsender langbølget varmestråling. Noget af denne varmestråling undslipper til rummet, men en anden del bliver opfanget af drivhusgasserne i atmosfæren og reflekteret tilbage til Jorden. Dernæst ræsoner teoriens tilhængere at når volumen af drivhusgasser i atmosfæren øges eller mindskes vil Jordens temperatur øges eller mindskes. Foto HowStuffWorks
Teorien om at øget CO2 indhold i atmosfæren er årsag til øget temperatur udsiger at
CO2 er en drivhusgas, som tillader de kortbølgede solstråler at passere og derved opvarme Jordens overflade, medens den ikke tillader den langbølgede varmestråling fra Jordoverfladen at undslippe til verdensrummet. På den måde lader den varmen komme ind, men tillader den ikke at undslippe igen, meget som glasset i gartnernes drivhuse.
Da atmosfærens indhold af CO2 gennem de sidste omkring 50 millioner har været støt faldende, samtidig med at Jordens temperatur i denne periode også har været faldende, er det fristende at antage, at der er tale om årsag og virkning.
Men imidlertid, når man går længere tilbage i Jordens historie og sammenligner kurverne for CO2 koncentration i atmosfæren og temperatur i Phanerozoikums tidligere perioder, må man erkende, at der er ingen iøjefaldende korrelation, hvilket egentlig udelukker at der er tale om årsag og virkning.
Jordens karbonkredsløb - Planterne optager karbon i form af CO2 med deres fotosyntese. Nogle planter bliver spist af dyr og mennesker, som udånder CO2 til atmosfæren. Når planter, dyr og mennesker dør, vil de rådne op og det meste af deres karbonindhold vil vende tilbage til atmosfæren.
Imidlertid er dette vigtige kredsløb ikke fuldstændigt tæt. Al Jordens CO2 kommer oprindeligt fra vulkaner, og aktive vulkaner samt udslip fra forkastningszonerne mellem Jordens tektoniske plader tilfører stadigt store mængder CO2 til atmosfæren. Desuden har kredsløbet en læk, luftens CO2 opløses i regn og bliver til sur regn, som reagerer med nøgne klipper i Jordens bjerge, forvitringsprodukterne i form af karbonater skylles væk af vand og føres med floderne til havets bund, hvor de bliver liggende som sedimenter. Desuden dannes kulstofholdige sedimenter direkte fra organisk materiale overalt på landjorden, det er derfor at arkæologer og geologer altid skal grave for at finde fortiden. Eget arbejde.
CO2 er ikke den eneste luftart med denne egenskab, metan er en endnu stærkere drivhusgas, men imidlertid bliver den ret hurtigt oxideret af luftens ilt. Vanddamp er også en drivhusgas; den er ikke så stærk som de to andre, men til gengæld er der meget af den.
Nogle mentos pastiller i cola-light får dens opløste CO2 til at overgå til gasform med stor hastighed, hvilket skaber en næsten eksplosiv opskumning. Foto ukendt oprindelse.
I dag er vanddamps bidrag til atmosfærens drivhus effekt begrænset til tropiske og subtropiske egne. På grund af kulden er den absolutte fugtighed på højere breddegrader meget lav; for eksempel er vandamp indholdet i luften om vinteren på Antarktis omkring 0,00001%, medens fugtige egne ved ækvator kan have en absolut fugtighed på op mod 4,0 %. I Jura og kridt tiden var luften ved polerne meget varmere, og deres absolutte fugtighed var derfor også meget højere end i dag, og følgelig var vanddamps bidrag til drivhuseffekten også betragtelig større.
Vi kan ofte læse at miljø alarmister udtaler, at indholdet af drivhusgasser i atmosfæren nu har nået et "tipping point with no return", og at menneskabt "global warming" truer vor trygge tilværelse. Men tidligere i Jordens historie - for eksempel i Kridttiden - har CO2 indholdet i atmosfæren været langt, langt større end det er nu, og ikke desto mindre faldt det lidt efter lidt.
Gargodyl af kalksten som har vogtet Notre Dame i Paris siden middelalderen. Overfladen er stærkt nedbrudt af sur regn. Foto Pinterest.
Planternes optager karbon i form af CO2 fra atmosfæren gennem deres fotosyntese. Nogle planter spises af dyr og mennesker, som derved optager karbon. Dyr og mennesker udånder karbon til atmosfæren i form af CO2. Når planter, mennesker og dyr visner og dør, henfalder de blandt andet til CO2, som derved bringes tilbage til atmosfæren. Skovbrande og anden afbrænding bringer også store mængder af karbon tilbage til atmosfæren i form af CO2.
Nogle har regnet ud at Jordens planter årligt producerer 150 Gigaton (ni nuller) organiske karbon forbindelser med deres fotosyntese, og en lignende mængde bringes hvert år tilbage til atmosfæren ved forrådnelse, brande, respiration og oxidering.
Som vi kender det fra cola og sodavand, kan store mængder CO2 opløses i vand. En liter cola indeholder mere end to liter CO2 ved normalt tryk og temperatur. Vi ved også, at hvis vi opvarmer colaen, vil CO2 undslippe som bobler, fordi der kan opløses mere CO2 i kold vædske end i varm.
Forvitret klippe ved Matterhorn i Alperne på grænsen mellem Schweiz
og Italien. Al regn på Jorden indeholder CO2, og den er derfor svagt sur, og derfor vil alle eksponerede klipper langsomt nedbrydes, og nedbrydningsprodukterne vil blive ført væk med floderne. Foto Quora.
Således bliver atmosfærens CO2 også opløst i Jordens have. I kolde perioder kan havene indeholde mere CO2 end i varme perioder. Det betyder at Jordens have fungerer som et CO2 lager, der optager CO2 i kolde perioder og frigiver det igen i varme perioder.
Tilsammen udgør disse processer en stabil ligevægt, som årligt cirkulerer 200-300 Gigaton kulstof rundt i de forskellige kredsløb. Alt liv på Jorden er afhængigt af denne balance.
Imidlertid er kredsløbet ikke tæt. Der bliver hele tiden tilført CO2 til systemet, og der er også flere læk, hvor CO2 forsvinder og ikke genbruges.
Mange af Jordens høje bjerge blev skabt i Palæogen og Neogen perioderne ved at rester af Gondwanaland pressede mod Eurasien. Det mørkebrune er Eurasien og det lysebrune er resterne af Gondwanaland. De sorte streger viser de mange nydannede bjerge. Foto uk.m.wikipedia.org/wiki.
Meget af CO2 i atmosfæren kommer oprindeligt fra vulkaner, hvis udbrud er uregelmæssige og uforudsigelige. Desuden siver der konstant en tilsvarende mængde CO2 fra Jordens indre ud gennem forkastningszonerne mellem de tektoniske plader. Kun i nyere tid har også mennesker tilført CO2 til atmosfæren ved afbrænding af fossile brændstoffer, som også oprindeligt har fået deres karbon fra Jordens indre.
Når CO2 holdig regn falder på nøgne bjerge vil den reagere kemisk med klipperne og danne forskellige karbonater, som føres med floderne til havets bund. Det er ikke særlig meget CO2 årligt, som på denne måde lækker ud af karbonkredsløbet, men i løbet af 65 millioner år bliver det alligevel til noget.
Monsun regn over Himalaya. Foto ukendt oprindelse
De fleste af Jordens store bjergkæder blev dannet i løbet af Palæogen og Neogen. For kun tyve millioner år siden begyndte det indiske subkontinent at presse mod Asien, og skabte derved Himalaya og det Tibetanske Højland. Sammenstødet mellem Afrika og Europa skabte for tyve millioner år siden Alperne. Andesbjergene begyndte for alvor at hæve sig for halvtres millioner år siden. Først i Palæogen og Neogen perioderne dannedes Rocky Mountains.
Græsplæne, som gror hen over fliser. Hvis haveejeren ikke tager affære, vil fliserne blive fuldstændig dækket i løbet af måske 10-15 år. Eget foto.
De fleste af Jordens store bjergkæder blev dannet i løbet af Palæogen og Neogen. For kun tyve millioner år siden begyndte det Indiske subkontinent at presse mod Asien, og skabte derved Himalaya og det Tibetanske Højland. Sammenstødet mellem Afrika og Europa skabte for tyve millioner år siden Alperne. Andesbjergene begyndte for alvor at hæve sig for halvtres millioner år siden. Først i løbet af Palæogen og Neogen dannedes Rocky Mountains.
Med andre ord blev der netop i Palæogen og Neogen dannet enorme arealer med nøgne klipper, som kontinuerligt blev eroderet af den svagt sure regn, og derved konstant lækkede karbon ud af karbon kredsløbet.
Arkæologer og geologer skal for det meste grave ned for at finde fortiden. Alt dette materiale, som de skal ned igennem, er skabt af processer, som repræsenterer output fra biosfærens kulstofkredsløb. Sur regn eroderer klipper, og fotosyntese og biologisk aktivitet skaber organisk henfald, som ikke vender tilbage til kulstof kredsløbet. Foto Pinterest.
Hvordan kan det egetligt være at arkæologer og geologer altid skal grave sig ned gennem forskellige arkæologiske og geologiske "lag" for at finde fortiden? Hvor kommer alt dette materiale fra? Det kommer i stort omfang fra erosion og biologisk aktivitet, hvilke begge processer forbruger CO2 fra atmosfæren og tager det ud af biosfærens karbonkredsløb.
På geologisk kort sigt er biosfærens karbonindhold en ligevægt mellem input og output. Aktive vulkaner og udsivning gennem forkastningszoner tilfører karbon til biosfæren i form af CO2 i atmosfæren, og erosion af klipper og forskelligt organisk henfald fjerner CO2 fra biosfæren. I perioder med mange aktive vulkaner har CO2 indholdet i atmosfæren været stort, for eksempel i Kambrium og i Kridttiden. Atmosfærens CO2 indhold i karbon var lavt på grund af stort output i form af dannelse af kulsedimenter. I nutiden er CO2 indholdet også lavt, måske på grund af stor kemisk nedbrydning af nøgne bjerge og ringe vulkansk aktivitet.
Nogle har regnet ud, at hvis der overhovedet ikke bliver tilført CO2, vil atmosfæren og havene være tømt for CO2 i løbet af omkring 2,5 millioner år, og al fotosyntese og dermed alt liv vil derpå ophøre.
3. Teorien om Jordens nedkøling på grund af øget albedo
Albedo beskriver en overflades evne til at reflektere sollys og dermed den energi, der er i Solens lys. En helt hvid overflade, som for eksempel sne, har en albedo på 0.9, medens kul har en albedo på 0,04.
Drake Passagen. Foto Anton Uriarte.
Da Drake Passagen åbnede sig mellem Antarktis og Syd Amerika, og det Tasmanske Hav syd for Australien blev dannet, blev Antarktis isoleret fra resten af Gondwana. På grund af Jordens omdrejning opstod de circumpolære havstrømme omkring Antarktis, som klimatisk isolerede kontinentet. Dermed kunne kontinentet ikke længere udveksle varme og kulde med Verdenshavet og de andre kontinenter. Derfor dannede der sig for 34 millioner år siden, for første gang i Kænozoikum, is på Sydpolen.
Is har en meget høj albedo, hvilket gør at sådanne arealer er meget svære at varme op, idet det meste af solstrålerne bliver reflekteret tilbage til rummet. Den Antarktiske is' høje albedo bidrog ikke alene til kontinentets lave temperatur, men også til at Jordens samlede varmeindput fra Solen blev mindre.
Det menes at alle de store bjergkæder og højsletter, som blev dannet i løbet af Palæogen og Neogen, især Himalaya og den Tibetanske Højslette, Alperne og Andes Bjergene, reflekterer mere solskin tilbage til rummet end de skove, sumpe og græsstepper, som fandtes der før bjergrejsningen, fordi de har en højere albedo, blandt andet fordi de oftere er dækket af is og sne. Det er årsag til en lav temperatur i disse bjerge, men også årsag til at Jorden totalt set ikke optager så meget af Solens varme som før, hvilket var medvirkende til den støt faldende gennemsnitstemperatur.
Når man står godt påklædt på en kold forblæst højslette i Tibet eller Bolivia kan man sikkert godt få den tanke, at denne del af Verden ikke modtager så meget solenergi, som en strand på Hawai eller en jungle i Centralafrika.
4. Teorien om Jordens nedkøling på grund af ændrede havstrømme
I løbet af Palæogen og Neogen blev Antarktis afskåret fra Sydamerika ved dannelsen af Drake Passagen og ligeledes afskåret fra Tasmanien og Australien ved dannelsen af det Tasmanske Hav. Derved blev der skabt åbent hav hele vejen rundt om Antarktis, hvilket gav mulighed for at bølgerne nu frit kunne rulle kloden rundt og forstærkes for hver omgang, hvilket skabte den stærke strøm, de enorme bølger og rasende storme syd for Kap Horn, som sømænd altid har frygtet.
I Kridttiden og begyndelsen af Palæogen var Tethyshavet er enormt lavvandet tropisk øhav, hvor overfladevandet blev betydeligt opvarmet af et meget varmt klima. På grund af fordampning øgedes saltholdigheden og dermed vægtfylden, det varme saltholdige vand sank til bunds og strømmede mod Antarktis som en varm bundstrøm. Foto Anton Uruiarte.
Derved blev Antarktis klimatisk isoleret, således at kontinentet ikke længere kunne udveksle varme og kulde med resten af planeten. Da begyndte nedkølingen af Antarktis, og den første indlandsis dannedes på dette kontinent.
I Kridttiden og i begyndelsen af Palæogen var Europa en øgruppe i det enorme lavvandede tropiske Tethys hav. Som i Middelhavet i dag var fordampningen meget kraftig. Derfor blev saltkoncentrationen i overfladevandet øget, og det derved tungere opvarmede vand sank til bunds og strømmede som en varm bundstrøm mod de koldere farvande ved Sydpolen. Her kom det varme vand op til overfladen ved Antarktis' kyster og bidrog derved til et relativt varmt klima på dette kontinent.
Stadig i dag er der en meget stor fordampning fra Middelhavet. Der fordamper mere vand, end der tilføres fra regn og floder. Det tunge saltholdige vand synker til bunds, og en varm saltholdig bundstrøm løber ud gennem Gibraltar og spreder sig i Nord Atlanten. Kortet viser saltholdighed i 1000 m. dybde. Høj saltholdighed er markeret med rødt. Foto Mercator.
Imidlertid i løbet af Palæogen og Neogen blev Tethys Havet reduceret til Middelhavet, Sortehavet, Det Kaspiske Hav, Det Røde Hav og den Persiske Golf, som blev afskåret fra Verdenshavet og derfor ikke længere kunne levere den varme bundstrøm til Antarktis' kyster, og dette bidrog til nedkølingen af dette kontinent.
Middelhavet er en af resterne af Tethyshavets, og det har en meget kraftig fordampning. Endnu i dag strømmer en varm saltholdig bundstrøm ud gennem Gibraltarstrædet, medens koldt og mindre saltholdigt vand strømmer ind på overfladen.
5. Teorien om Jordens nedkøling på grund af øget kosmisk stråling
Almindeligvis forestiller vi os at skyer dannes af luftens indhold af vanddamp. Men det er kun delvist sandt, da vanddamp er en transparent gas. Skyer dannes af aerosoler, som er sammenklumpninger af luftens molekyler, her i blandt vand.
Kosmiske partikler træder ind i Jordens atmosfære med høj hastighed og energi. De ioniserer tusindvis af luftens molekyler - heriblandt vanddamp molekyler, som derefter nemt finder sammen i klynger, der kaldes aerosoler. Skyer består af aerosoler. Tegning Simon Swordy NASA.
Den Danske forsker Henrik Svensmark og hans kollegaer har påvist, at omfanget af skydække i følge data taget ned fra satellitter har en bemærkelsesværdig korrelation med optællinger af kosmisk stråling fra rummet udført i jordstationer. Han konkluderede, at øget kosmisk stråling er en årsag til et øget skydække på Jorden og dermed lavere temperatur; og omvendt, at mindsket kosmisk stråling er årsag til et mindsket skydække og dermed højere temperatur.
Denne opdagelse har givet anledning til en helt ny teori om årsagerne til Jordens klimavariationer.
Overside af skyer set fra flyvindue - De er altid meget hvide, kun nedefra kan nogle skyer synes mørke. Foto ukendt oprindelse.
Den kosmiske stråling stammer fra Mælkevejens supernovaer. Intensiteten af den stråling, som træder ind i atmosfæren, afhænger af intensiteten af den grundlæggende stråling, men også af styrken af Solens magnetfelt, idet meget af den kosmiske stråling fra det ydre rum bliver afbøjet af dette magnetfelt.
Solen har et meget stærkt magnetfelt, som er flere tusind gange stærkere end Jordens. For tiden er Solens felt omkring 2.000 gauss, som skal sammenlignes med Jordens felt, som er 1 gauss. Det strækker sig langt ud i rummet, helt ud forbi Plutos bane. Solens magnetfelt beskytter Jorden mod den kosmiske stråling.
Solpletter er områder på Solen med intens magnetisk aktivitet. Solpletter - og dermed styrken af Solens magnetfelt - varierer med en cyklus på 11 år.
Svensmarks solpletteori går ud på at Solens aktivitet, som indikeres af antallet af solpletter, påvirker den mængde af kosmisk stråling, der når ned til Jorden.
Lave og høje skyer virker forskelligt i forhold til Solens indstråling. Lave skyer har en høj albedo og reflekterer meget solstråling tilbage til rummet. Høje skyer har derimod en lavere albedo og reflekterer kun lidt af Solens stråler tilbage til rummet. Lave skyer har en relativ høj infrarød emission, som sender megen af varmen ud i rummet som langbølget infrarød stråling, medens høje skyer kun sender lidt varme ud i rummet. Lave skyer er tætte og tillader kun lidt af solstrålerne at gennemtrænge dem, medens høje skyer er tynde og gennemsigtige. Foto The Conversation.
Hvis Solens magnetfelt er stærkt - mange solpletter - vil det afbøje den kosmiske stråling og der vil ikke blive dannet så mange lavtliggende skyer, og Jordens temperatur vil derfor være relativ høj.
Hvis Solens magnetfelt er svagere - få eller ingen solpletter - vil det ikke afbøje så meget kosmisk stråling, og der vil blive dannet flere lave skyer, og Jordens temperatur vil derfor være relativ lav.
Ifølge Svensmark kan temperaturvariationerne gennem de seneste århundreder, herunder opvarmningen i det 20. århundrede, forklares tilfredsstillende ud fra denne sammenhæng. Perioder med meget kosmisk stråling passer kort sagt med perioder med lavere temperaturer.
En sky går for Solen - en oplevelse vi alle kender, og som illustrerer lave skyers kølende virkning. Foto Yandex.
Det er blevet påvist at især det lavtliggende skydække, det vil sige skyer i under 3 kilometers højde, bliver påvirket af kosmisk stråling. Lavt liggende skyer dækker gennemsnitligt mere end en fjerdedel af Jordens overflade og udøver en stærkt kølende effekt.
Oversiden af lave skyer er meget hvide, som vi ofte har set det, når vi kigger ud ad vinduet i et fly i 10 km. højde. Skyer har en høj albedo, og derfor reflekterer de en stor del af sollyset tilbage til rummet - sollys, som ellers ville have varmet Jordens overflade.
Skydække er markant kølende. Vi har ofte selv mærket det, når vi ligger på sandet ved stranden efter en svømmetur, badet i sol. Så glider en sky for solen, og vi mærker straks varmen forsvinde.
Man kan indvende at nætter med skydække sædvanligvis er mindre kolde end stjerneklare nætter, fordi skyerne holder på varmen. Men den solenergi, som skyerne indledningsvis sender tilbage til rummet om dagen, er tabt for evigt, derfor må netto effekten af skydække være kølende.
Denne nye teori om årsagerne til Jordens klimaændringer udfordrer især den udbredte teori om at variationer i atmosfærens indhold af drivhusgasser er den afgørende årsag til Jordens klimaændringer.
Solsystemets bevægelser i Mælkevejen. Både Solen og selve Mælkevejen includeret armene bevæger sig rundt med uret, men solen bevæger sig hurtigere end armene, hvilket de fleste af de andre stjerner også gør. Stjernerne i armene bliver således hele tiden udskiftet, men armene består.
Man kan forestille sig at når Solen bevæger sig i cirkelbane rundt om Mælkevejens tyngdepunkt er det som vi kører ud af motorvejen. Af og til møder vi øget trafik, måske forårsaget af lastbilkolonner, campingvogne og andre personbiler, som tålmodigt holder sig bagved disse, medens de venter på en mulighed for at komme fremad igen. På et tidspunkt kommer vi igennem den øgede trafiktæthed og kan igen øge farten. Men hvis vi kunne se os tilbage ville vi se at den øgede trafiktæthed bag os stadig består, blot nu med andre biler.
På samme måde danner Solen og andre stjerner i deres baner omkring Mælkevejens midtpunkt mælkevejsarme, som består af stjerner, som stadig udskiftes, hvilke arme også kan iagttages hos andre galakser. Vi kan forestille os at den øgede tyngdekraft fra andre stjerner i en arm hæmmer de enkelte stjerners fart gennem mælkevejsarmen og dermed sikrer dennes eksistens.
Den lodrette akse er kiloparsek; idet en parsek er 3,26 lysår. Et omløb tager 230 millioner år, siges det (Det vil sige tiden fra Solen befinder sig for eksempel i Orion Spur, til den igen befinder sig i samme arm efter et omløb). Stjernetætheden og dermed risikoen for super novaer og deraf følgende kosmisk stråling, skydække og nedkøling antages at være størst ved passage af mælkevejens arme. Fra COSMOCLIMATOLOGY:a af Henrik Svensmark.
Henrik Svensmarks teori er meget overbevisende til at forklare klima variationerne i forholdsvis nyere tid, det vil sige siden slutningen af sidste istid. Men den kan også forklare, hvorfor istidsperioder og meget varme perioder har vekslet i løbet af Phanerozoikum - hvilket repræsenterer meget større udsving i Jordens temperatur.
Solen er blot en af Mælkevejens hundreder af miliarder af stjerner.
Solsystemet har ikke en fast plads i en af Mælkevejens arme, men kredser selvstændigt rundt om galaksens centrum, en rundtur, som tager 230 millioner år, siger Martin Enghoff fra DTU Space. De fleste af mælkevejens stjerner gør dette. Man mener at mælkevejens arme er forbigående formationer, hvor stjerner hele tiden udskiftes, lidt som tilfældige kødannelser på motorvejen.
For tiden befinder solsystemet sig i armen Orion Spur.
Den kosmiske stråling skabes af super novaer, som er eksploderende stjerner. Derfor må den kosmiske stråling være mest intens, når Solsystemet passerer en af Mælkevejens arme, hvor tætheden af stjerner er størst. Man må også forestille sig at styrken af strålingen er forbundet med en vis statistisk usikkerhed, da den afhænger af hvor mange, hvor store og hvor nære super novaer, som solsystemet eksponeres for på sin passage gennem en galakse arm.
Styrken af den kosmiske stråling gennem tiderne kan rekonstrueres ud fra mængden af isotopen Beryllium-10 i sedimenter.
Nir Shaviv fra det hebraiske universitet i Jerusalem, Henrik Svensmark fra Danmarks Nationale Ruminstitut og Jan Veizer fra University of Ottawa, opdeler indflydelsen på Jordens temperatur fra tre input, som følger:
Den lodrette akse viser temperaturen i grader Celsius og den vandrette akse viser tiden i millioner år før nutid gennem hele Phanerozoikum. Tiden skrider frem fra venstre mod højre. Den øverste sorte linje er den nyeste rekonstruktion af temperaturen, som beskrevet af Scotese et al, og den gule prikkede bagved er en tidligere rekonstruktion vist til sammenligning. Den grønne linje er forudsigelsen fra deres model, baseret på addition af bidragene fra de tre farvede linjer under den. Den røde linje er bidraget fra CO2, som gradvist falder gennem hele Phanerozoikum, fordi CO2 i atmosfæren har været støt faldende. Den lilla linje er bidraget fra Solen, som gradvist øges over tid, på grund af Solens stadig øgede lysstyrke. Den nederste grå linje er bidraget fra den kosmiske stråling og den varierende skydannelse og står for det største bidrag.
Det ses at den kosmiske stråling varierer temmelig meget. Det er fordi at enten befinder Solsystmet sig i en af Mælkevejens arme, hvor der er stor stjernetæhed og derfor meget kosmisk stråling eller det befinder sig i områderne mellem armene, hvor der er færre stjerner og mindre kosmisk stråling. Foto Climate Diskussion Nexus.
Nir Shaviv og Jan Veizer mener at istiderne Andean Saharan, Karoo og de Pleistocæne istider blev udløste da Solsystemet passerede henholdsvis Perseus armen og Norma armen, hvor stjernetætheden var stor og den kosmiske stråling var stærk. Da solsystemet gik ind i armen Orion Spur for 2,5 millioner år siden, udløstes den nuværende Pleistocæne Istid.
6. Paleocæn
Paleocæn er Tertiærtidens tidligste periode. Den begyndte med K/T katastrofen 65 millioner før nutid, som udryddede samtlige dinosaur arter på en gang, og sluttede med det sælsomme Paleocæn-Eocæn-Thermal-Maximum, hvor temperaturen over en periode på nogle få tusinde år steg med 8℃ over datidens temperatur.
Rekonstruktion af Verden i Paleocæn. Polarhavet var ret isoleret fra resten af Verdenshavet. Der var kun adgang gennem tre smalle stræder. Nemlig strædet mellem Skandinavien og Grønland, Bering Strædet og et stræde, hvor nu det Vestsirbirske lavland ligger. Det Indiske subkontinent var stadig på vej mod Asien. Europa var ved at tage form, men var stadig en øgruppe i Tethys havet. Nord- og Sydamerika var adskilte. Syd Amerika havde stadig forbindelse med Antarktis. Kort fra scotese.com.
Paleocæns klima var en fortsættelse af Kridttidens varme og fugtige drivhusklima, temperaturen var endog stadig stigende igennem perioden. Jordens gennemsnitstemperatur var måske 18-20℃, hvilket skal sammenlignes med Jordens nutidige årlige gennemsnit på 14℃.
Rekonstruktion af landskab i Paleocæn. En kunstnerisk fremstilling af den ekstraordinære store slange Titanoboa cerrejon. Foto Smithsonian Magazine.
Nogle forfattere skriver at CO2 indholdet i atmosfæren i Paleocæn var op til 2000 ppm. Robert Berner fra Yale University mener, at det var godt det dobbelte af nutidens, omkring 700 ppm.
Iltindholdet i atmosfæren var knap 25%, som skal sammenlignes med nutidens 21%. Man mener at specielt insekter blev begunstiget af et højt iltindhold i luften.
Døgnets længde var godt 23,5 timer. Solen lyste næsten med nutidens lysstyrke.
Over hele Jorden var klimaet varmt og fugtigt med subtropisk vegetation i Grønland og Patagonien. Langs den Grønlandske kyst svømmede krokodiller, og i Jordens tropiske skove kæmpede små gnaverlignende dyr, fugle, krybdyr og kæmpeslanger om de økologiske nicher, som var blevet ledige efter dinosaurernes bortgang. Det vrimlede med insekter og blomstrende planter.
Forstenet træstamme fra Paleocæn ved Stenkul Fjord på Ellesmere Island - Man mener at den tilhører arten Metasequoia, som er en slags Redwood træer beslægtet med de Californiske kæmpetræer - Foto Anne Jefferson i Highly Allochthonous.
Det meste af Jorden havde tropisk klima, og der var en mængde regn og meget lidt forskel mellem sommer og vinter. Næsten hele Jorden var dækket af tætte uigennemtrængelige urskove. Der var ingen is ved polerne, og polarområderne var bevokset med nåle- og løvtræer.
Højt mod nord, på Axel Heibergs Island og Ellesmere Island, som ligger ved Polarhavet på højde med Thule, er gjort mange fund af forstenede blade og træstammer fra Paleocæn.
Til venstre: Axel Heiberg Island.
Til højre: Ellesmere Island. Foto Wikimedia Commons.
I kulminen Cerrejón i Colombia har man fundet mange blade fra Paleocæns jungle. I minen har man også fundet forsteninger af en kæmpeslange, som har fået navnet Titanoboa, den er estimeret til at have været næsten 13 meter lang og vejet mere end et ton. Nogle videnskabsmænd vurderer ud fra bladenes form og selve størrelsen af slangen Titanoboa at temperaturen i Paleocæns Colombianske jungle var omkring 30-32℃, hvilket skal sammenlignes med nutidens 27℃ i junglen omkring kulminen.
Paleocæn afsluttedes dramatisk for 55 millioner år siden med det mystiske Paleocene-Eocene-Thermal-Maximum (PETM), som var en pludselig global opvarmning, der varede omkring 80.000 år. Ganske pludseligt, set med geologiske øjne, blev det ulideligt varmt på Jorden. gennemsnitstemperaturen steg op mod 7℃ i forhold til det drivhusklima, som herskede i Paleocæn allerede.
Forstenede blade fra fra Paleocæn, fundet i kulminen Cerrejón i Colombia, sammenlignet med blade fra den moderne jungle i Columbia. De grå er forsteninger fra kulminen, og de grønne er blade fra den moderne jungle samme sted. De ligner hinanden meget. Foto Fabiany Herrera Florida Museum.
Alle moderne forklaringsmodeller for den mystiske PETM varmeperiode indebærer virkning af drivhusgasser i atmosfæren. Moderne klimaforskere kan ikke komme væk fra drivhusteorier.
Vulkansk virksomhed er uregelmæssig og uforudsigelig. Ved Paleocæns afslutning fjernede Grønland og Nordamerika sig fra Europa og åbnede Nordatlanten, hvilket ganske givet var ledsaget af omfattende vulkanisme, som vi stadig ser det på Island i dag. Den kunne have udledt store mængder af CO2 fra Jordens indre.
Nogle har udledt af karbon-12/karbon-13 isotop forholdet at en kæmpemæssig meteor af kulstof typen ramte jorden og spredte sit kulstof over hele Verden, Kulstof, som derefter blev oxyderet til CO2 af atmosfærens ilt. Det kunne passe med at atmosfærens iltindhold var faldende i perioden.
Til venstre: Forstenet blad fra Cerrejón, som ligner familien Malvaceae, som i Danmark kaldes katost familien. Foto Florida Museum.
Til højre: Almindelig katost er meget udbredt dansk ukrudtsplante. Foto ukendt oprindelse.
Den ældste og stadig mest populære hypotese er, at karbon kom fra store forekomster af metanhydrat, som blev udløst fra havbunden; måske fordi Jordens temperatur overskred en kritisk værdi, over hvilken metanhydrat ikke længere er stabilt, eller udløsningen blev forårsaget af vulkanudbrud. Den udløste metan boblede op og blev hurtigt oxyderet til CO2 af luftens ilt. Metanhydrat er et hvidt stof, som ligner is. Det består af vandmolekyler og metan. Det er kun stabilt ved kolde temperaturer og højt tryk. Det findes i dag i Verdenshavet langs kontinentalsoklerne og under den arktiske tundra.
Nogle forskere har foreslået at den globale opvarmning skyldtes omfattede tørvebrande overalt på Jorden, som havde produceret CO2. Det kan sandsynliggøres ved at iltindholdet i atmosfæren var ganske højt, og brande derfor kunne starte meget nemt. Det er nemt at forestille sig at der også kan have været brande i åbne kulforekomster, som de evigt brændende kulminer, som vi i dag kender fra Kina, USA og Australien.
Til venstre: Mulige metanhydrat forekomster i nutidens have. Det er blevet foreslået at havenes metanhydrat kan hentes op og bruges som energikilde - Det sorte er områder med mulige metanhydrat forekomster i nutidens have. Foto People-Edu.
Til højre: Klumper af metanhydrat bragt op fra havbunden i den Mexicanske Golf i 2002. Foto Wikipedia
Selv i dag, hvor iltindholdet i atmosfæren er sunket til 21%, brænder tusindvis af underjordiske kulminer og kulforekomster over hele Jorden. Nogle er antændt af mennesker i historisk tid, og andre har brændt i tusinder af år. I Kina er kulbrande nævnt så tidligt som 1.000 e.Kr. i en rapport fra Li Dao Yuan, der udforskede det nordvestlige Kina for "Northern Song Dynastiet" (960-1280 e.Kr.). Marco Polo (1254-1324 e.Kr.) nævner de "brændende bjerge langs Silkevejen", som kan have været oldgamle kul brande i Xinjiang. Forskere anslår, at en brændende kulforekomst i New South Wales i Australien har brændt i 6.000 år.
Til venstre: Brændende kulmine nær Denniston, New Zealand. Foto Alan Liefting Wikimedia Commons.
I midten: Brændende bjerg i New South Wales, Australia. Ifølge Smithsonian Magazine vurderer forskere at det er den ældst kendte kulbrand i Verden, idet de mener at bjerget har brændt i 6.000 år. Foto Beruthiel English Wikipedia
Til højre: Røg og giftige gasser stiger op fra en underjordisk kulbrand i Centralia, Pennsylvania, som nu har brændt nu i 62 år, siden den blev antændt ved en fejltagelse i 1962. Foto CC Jrmski CFJC Today.
Nyere forskning har vist at PETM for 55 millioner år siden ikke var ganske enestående. Der har været andre pludselige og uforklarlige varmeperioder. For eksempel har man påvist en pludselig mindre varmeperiode i Eocæn for 53.7 millioner år siden, som har fået navnet ETM-2.
7. Eocæn
PETM, ETM-2 og det Eocæne Optimum. Foto Wikipedia
Eocæn varede fra afslutningen af varmeperioden PETM 55 mill. år før nutid og indtil det bratte temperaturfald 34 mill. år før nutid, som markerede starten af Oligocæn, hvor der for første gang i Kænozoikum dannedes vedvarende is på Antarktis.
Atlanterhavet fortsatte sin udvidelse, og afstanden mellem Nordamerika, Grønland og Europa blev stadigt større. Denne process er stadig igang i dag, ledsaget af vulkansk aktivitet på Island, ganske som den i Eocæn sikkert også har været ledsaget af omfattende vulkansk aktivitet.
I slutningen Eocæn fik det indiske subkontinent kontakt med Asien og påbegyndte dermed skabelsen af Himalaya bjergene og den Tibetanske Højslette. Ligeledes i slutningen af Eocæn blev Sydamerika adskilt helt fra Antarktis.
Kunstnerisk rekonstruktion af landskab fra Eocæn. Foto Jakub Cichack
Det forudgående paleocæne klima var varmt, men i begyndelsen af Eocæn var det endnu mere ulideligt varmt og fugtigt. Efter det kortvarige og mystiske Paleocæne-Eocæne maksimum (PETM) fortsatte temperaturen med at stige til det Eocæne Optimum på omkring 25℃ i global årlig gennemsnitstemperatur, som skal sammenlignes med nutidens globale gennemsnitstemperatur på 14℃ og den danske årlige gennemsnitstemperatur på 8℃.
Kanal i Sommerset i det sydvestlige England angrebet af den hurtigtvoksende Azolla. - Foto Hans Splinter.
Den stigende temperaturkurve fra start af Eocæn til det Eocæne Optimum, 49 mill. år før nutid, blev dog kortvarigt afbrudt af endnu en kortvarig og pludselig temperaturstigning, som varede måske 100.000 år. Den kaldes Elmo Event eller ETM-2.
I det "Eocæne Optimum" omkring 49 mill. år før nutid var det næsten lige så varmt som i PETM. Derefter begyndte temperaturen at falde og det fortsatte den med de næste 50 millioner år ned imod de pleistocæne istider, som vi virkelig lever i nu.
Amerikanske forskere mener, at i løbet af det Eocæne Optimum blev Polarhavet fyldt op med en andemadslignende vandplante, som kaldes Azolla. Den såkaldte "Azolla Event" varede cirka en million år. Nogle CO2-orienterede forskere mener at vandplanten havde en enestående evne til at optage CO2, og da den derefter sank til bunds, blev det derved bundne karbon unddrages karbonkredsløbet. Derved reducerede planten den atmosfæriske CO2 markant, hvilket mindskede drivhuseffekten og udløste derved det temperaturfald, der skulle fortsætte de næste 49 millioner år.
Bill Hagopian holder et 54 millioner år gammelt stykke træ fra Eocæn udgravet på Ellesmere Island. - Foto Brian Schubert.
I løbet af Jordens historie har varme perioder, "hothouses", vekslet med istidsperioder, "Icehouses". Det Eocæne Optimum var en kulmination på det seneste "hothouse", hvor temperaturen ved havoverfladen nær polerne til tider var 14 -16℃ højere end den er i dag, medens tilsvarende temperatur forskel i tropiske farvande ikke var nær så dramatisk. Der var et mere ensartet klima over hele Jorden. Dette viser at Eocæns drivhusklima repræsenterede et helt anderledes vejrsystem end det, som vi kender i dag.
For 40-50 millioner år siden var de arktiske øer, Axel Heiberg Island og Ellesmere Island, dækket af frodige skove domineret af hurtigt voksende redwood træer, kaldet Metasequoias, som er i familie med de redwood træer, der i nutiden findes i det nordlige Californien.
Forstenede stubbe og træstammer på øerne vidner om fortidens Eocæne skove. Træerne syntes at have tilpasset sig midnatssolen og den arktiske vinter med tre måneder i totalt mørke. De blev omkring 30-40 meter høje og voksede tæt.
Forstenet stykke træ fra Eocæn fra Axel Heibergs Island. Foto Lyn Anglin/NRCAN
I bakkeskråningerne kan man finde 28 lag af komprimerede fossile skove, afbrudt af lag af dynd eller sand. 28 gange er skovene bukket under, og de faldne træstammer er blevet dækket med sand eller dynd.
Det antyder, at træerne voksede på en stor flodslette, måske noget i stil med Mississippideltaet i det sydlige Louisiana. Indtil den amerikanske hærs ingeniørkorps tæmmede floden og tvang den til at løbe i de nuværende kanaler, skiftede Missisippe floden periodisk sit leje fra Øst til Vest og tilbage gennem tusinder af år. Dette skabte en meget bred deltaflodslette og periodiske oversvømmelser, som dræbte træerne, der faldt ned i vandet og efterhånden blev dækket med dynd eller sand.
Den krokodillelignende Allognathosuchus, som levede på Ellesmere Island i Eocæn. Foto Ghedoghedo Wikipedia.
Ved Strathcona Fjord på Ellesmere Island har man fundet fossiler fra mere end 40 forskellige hvirveldyr fra Eocæn, heriblandt kæmpeskildpadder, en slags alligator kaldet Allognathosuchus, en slags næsehorn kaldet Brontotheres, den flodhestelignende Coryphodon, en tapir kaldet Thuliadanta og en tidlig hest. Desuden er fundet fossiler fra forskellige rovdyr, som ikke minder om nogen nulevende arter, såsom Creodonts, Mesonychid, et lille svømmende rovdyr, samt mindst fem forskellige slags gnavere.
Eocæn sluttede brat med et markant, næsten lodret fald i klodens temperatur på måske omkring 4℃ ned til Oligocæns noget køligere klima. Derved dannedes permanent is på Antarktis for første gang i Kænozoikum.
8. Oligocæn
I Oligocæn indtraf et midlertidigt temperaturfald i forhold til den jævnt faldende trend igennem hele Tertiær, det varede omkring 9 millioner år. Kun i de sidste par millioner år af Oligocæn steg temperaturen igen. Foto Wikipedia.
Efter det langvarige og konstante temperaturfald i den sidste halvdel af Eocæn markeredes begyndelsen af Oligocæn for 34 millioner år siden med et markant og pludseligt temperaturfald på omkring 4-5℃. Dette indledte en kuldeperiode kaldet Oi-1, som varede måske en million år. Efter Oi-1 steg temperaturen igen men kun 1-2℃, og klimaet forblev relativt køligt igennem det meste af Oligocæn.
Oligocæn startede 34 mill. før nutid og varede til 23 millioner år før nutid, i alt 11 millioner år.
Klimaet i Oligocæn var dog stadigt varmere end nutidens klima. Jordens gradvise afkøling var gunstig for udviklingen af pattedyr.
Indlandsis på Antarktis med vulkanen Mount Erebus i baggrunden. Isen på Antarktis er blændende hvid og har en højere albedo end den Grønlandske indlandsis. Arealet af den antarktiske indlandsis er større end Australiens areal. Foto Foto Chimu Blog.
Mange mener at det ret pludselige fald i temperatur i starten af Oligocæn skyldtes at Sydamerika og Antarktis gled fra hinanden og Drake Passagen åbnedes. Nogen tid før havde Antarktis fjernet sig fra Australien-Tasmanien, hvilket åbnede det Tasmanske Hav. Den sidste begivenhed skabte den kolde circumpolare strøm rundt om Antarktis, som vi kender den i dag. Bølger kunne nu uhindret rulle Jorden rundt og blive forstærket for hver omgang.
Den circumpolare strøm omkring Antarktis. Foto Anton Uriarte.
Derved blev Antarktis klimatisk isoleret, og kontinentet kunne ikke længere udveksle varme og kulde med resten af Jorden. Derfor dannedes for første gang i Kænozoikum permanent is på Sydpolen. Isen på Antarktis er blændende hvid og har derfor en høj Albedo, hvilket betød, at en meget stor del af Solens stråler nu blev reflekteret tilbage til rummet, hvorved Jordens varmeinput blev mindre end før, og temperaturfaldet blev forstærket.
Nogle tror at årsagen til det Oligocæne temperatur-fald var endnu mere komplekst. De mener at Antarktis hidtil var blevet opvarmet af en varm bundstrøm af relativt salt vand, som strømmede fra det enorme lavvandede tropiske Tethys Hav mod det sydlige kontinents kyster, hvor det kom op til overfladen og afgav sin varme. I starten af Oligocæn begyndte Afrika og Eurasien imidlertid at lukke sig om Tethys Havet. De to enorme tektoniske plader maste sig mod hinanden og Europa og Mellemøsten steg langsomt op fra havet. Tethys havet blev efterhånden reduceret til indhavene Middelhavet, Det Sorte Hav, Det Kaspiske Hav, Den Persiske Golf og Det Røde Hav. Da Tethys havet således var kraftigt reduceret, og resterne ikke længere havde effektiv forbindelse til Verdenshavet, kunne det ikke mere levere den varme bundstrøm til de sydlige polaregne.
Rekonstruktion af Europa i Oligocæn. Den Afrikanske og den Eurasiske plade presser mod hinanden og Europa er ved at rejse sig af havet. Tehtys Havet er nu kraftigt formindsket og dens forbindelse til Verdenshavet er meget afskåret og derfor er det ikke længere i stand til at levere en varm bundstrøm af saltholdigt vand til Antarktis' kyster. Map scotese.com
Man har fundet at dybhavets temperatur i Oligocæn var under 3℃, hvilket skal sammenlignes med 12-15℃ under PETM og omkring 2℃ i dag. Det viser, at der ikke længere var nogen varm bundstrøm med kurs mod de sydlige polaregne. Det er meget sandsynligt at det dramatiske temperaturfald i starten af Oligocæn markerer et skift i Jordens klimasystem, i hvert fald hvad angår den sydlige halvkugle; et skift fra et vejrsystem med stor varmeudveksling mellem Antarktis og resten af Jorden til et vejrsystem med et klimamæssigt isoleret Antarktis dækket af en voksende indlandsis.
På den nordlige halvkugle udviklede klimaet sig på en vis måde omvendt. Færø- og Shetland soklerne adskiltes og hele Nord Atlanten forsatte med at udvide sig, og dette skabte stadig bredere forbindelse mellem Polar havet og Verdenshavet, som tillod mere effektiv udveksling af koldt og varmt vand. Grønland forblev isfrit, og blev først dækket af indlandsis mange millioner år senere.
Mange nordlige skove blev forvandlet til tundra og længere mod syd blev andre skovområder forvandlet til steppe. I oligocæn fremkom de første elefanter med snabler, og de første primitive tretåede heste strejfede om på den uendelige steppe.
Vulkanske basalt plateauer i Ætiopien og Somalia fra Oligocæn for 30 millioner år siden. De er på størrelse med hele Spanien. Foto Anton Uriarte.
For 30 millioner år siden indtraf en række vulkanudbrud i grænseområdet mellem Ætiopien og Somalia. Et område på størrelse med Spanien blev dækket af et lag af lava op til to meter tykt. Det kan have været resultatet af en række mindre udbrud spredt over mange tusinde år. Askeskyer fra vulkanerne kan have medvirket til Oligocæns markante temperaturfald.
I de sidste par millioner år af Oligocæn steg Jordens temperatur igen til niveauet fra før Oi-1 - af årsager, som stadig ikke er fuldstændig forklaret. Indlandsisen på Antarktis forsvandt igen.
9. Miocæn
Mi-1, Mid Miocene climatic Optimum og faldet i temperatur i sidste halvdel af Miocæn. Foto Wikipedia.
Overgangen fra Oligocæn til Miocæn markeres af en markant kuldeperiode, som kaldes Mi-1. Nogle har fundet tegn på at isdannelse på Antarktis fik vandstanden i verdenshavet til at falde. Derved blev lavvandede områder blotlagt og udsat for vind og sol, som var årsag til kraftig erosion.
Analyser af sedimenter hentet fra bunden af Ross havet ved Antarktis indikerer at overgangen fra Oligocæn til Miocæn var ledsaget af cykliske ændringer i isvolumet på Antarktis meget lig de cyklisk tilbagevendende istider, som vi kender fra de - geologisk set - stadig pågående istider i Pleistocæn.
Efter Mi-1 kuldeperioden steg temperaturen igen og forblev høj i hele første halvdel af Miocæn. Isdækket på Antarktis smeltede igen bort, de arktiske tundraområder blev igen bevokset med fyrreskov.
Verden i Miocæn 20 mill. år før nutid - Bemærk at det Indiske subkontinent er kommet helt på plads og for alvor er ved at presse mod den Eurasiske plade og derved skabe den Tibetanske Højslette. Drake passagen er åben og der er stadig forbindelse mellem Atlanterhavet og Stillehavet gennem Panama Strædet mellem Nord- og Sydamerika. Tethyshavet er nu fuldstændig lukket og reduceret til en række indhave. Kort fra scotese.com.
Mellem 17 og 14,5 millioner år før nutid indtraf et nyt temperatur maksimum kaldet "Mid Miocene Climatic Optimum". Fossiler fra både til havet og landjorden indikerer, at temperaturen var omkring 6℃ højere end nutidens temperaturer.
Den Tibetanske Højslette med alle de store og berømte floder, der har deres udspring på denne. Foto meltdownintibet.
Men fra det "Mid-Miocene Climatic Optimum" og gennem hele resten af perioden faldt temperaturen støt ned til omkring 1-2℃ over nutidstemperatur. Dog mener nogle forskere at have indentificeret en markant kuldeperiode i perioden fra 14,2 til 13,8 mill. før nutid med et temperaturfald på omkring 6-7℃.
I løbet af de sidste par millioner år af Miocæn dannedes for første gang indlandsis på både Antarktis og Grønland.
Dannelsen af Det Tibetanske Højland skete gradvist. Allerede i slutningen af Eocæn fik det indiske subkontinent kontakt med den Eurasiske plade, men først i Miocæn begyndte optrykningen af Himalaya og det Tibetanske Højland for alvor.
Himalaya og en del af Tibet set fra rummet. Foto Space Earth Desktop Wallpapers.
Højlandets nøgne klipper giver optimale muligheder for erosion. De silikatholdige klipper nedbrydes af sur regn, og de karbonholdige erosionsprodukter føres til havets bund af floderne, hvor det vil forblive i millioner af år; hvilket efter manges mening førte til at CO2 indholdet i atmosfæren mindskedes, og Jordens klima derved langsomt - over millioner af år - blev stadigt koldere - mener disse videnskabsmænd.
Himalaya og nærliggende bjergkæder er høje og stejle, og da de ligger nær det varme Indiske Ocean, bliver de hvert år overskyllet af intens monsunregn, som er årsag til kraftig erosion. De store floder Ganges, Indus, Brahmaputra, Yangtze og Mekong fører de karbonholdige korrosionsprodukter med sig til havets bund. Samtidig fører floderne en mængde andet karbonholdigt organisk stof med sig ud i havet i form af væltede træer, græs, grene, blade og kviste med videre, som ligeledes unddrages karbon kredsløbet.
En vej langs en flod i Himalaya er bortskyllet af kraftig monsun regn. Den nærliggende landsby havde blot en måned før oplevet et andet kraftigt uvejr med ødelæggende regn. Indbyggerne fortæller at en bjergskråning kollapsede, og en enorm mængde af klippebrokker væltede væggen til den lokale skole med det resultat, at taget styrtede ned, og 19 elever blev dræbt. Foto The Himalayan.
Det er blevet beregnet at disse store floder, som alle flyder fra det Tibetanske højland, indeholder 25% af alt opløst stof, som flyder ud i verdenshavet, og i stort omfang aflejres på havbunden som sedimenter, og på den måde lækkes ud af karbon kredsløbet.
Det er også blevet beregnet at blot i løbet af nogle få millioner år har disse to processer været årsag til et signifikant fald i atmosfærens indhold af CO2, hvilket - ifølge den herskende populære teori - har ført til et fald i Jordens temperatur.
Det Tibetanske Højland's areal er omkring en million km2. Hele dette areal blev løftet op til en middelhøjde af 5.000 m. over havets overflade. Højslettens klipper og grus er lysere end de oprindelige skove og sletter, som dækkede området før opløftningen, og har dermed en højere albedo end før. Da temperaturen i sådanne højder er meget lav, blev en større del af overfladen dækket af is og sne, hvilket også øgede albedo og dermed yderligere mindskede det samlede varme input fra Solen.
Rekonstruktion af Europa i midten af Miocæn 13 mill. år før nutid. Tethys Havet er kraftigt reduceret og det nye Middelhav har nogle få snævre adgange til Verdenshavet. Kort scotese.com.
En anden vigtig begivenhed i slutningen af Miocæn var udtørringen af Middelhavet. Det er blevet påvist at under Middelhavets bund ligger tykke lag af salt og gips, som indikerer, at det flere gange har været helt eller delvist udtørret, således som vi i dag kender det fra det Døde Hav. Begivenheden kaldes "the Messinian Salinity Crisis".
I Tertiær tidens begyndelse for 65 millioner år siden var de områder, som i dag udgør det sydlige Europa, Nord Afrika og Mellemøsten, del af et stort lavvandet tropisk øhav, som kaldes Tethys havet.
I løbet af Tertiær tiden lukkede den Afrikanske og den Eurasiske tektoniske plade sig langsomt om Tethys havet, og til sidst blev dets forbindelse med Verdenshavet fuldstændig afskåret. Da samtidig de to pladers pres mod hinanden fik havbunden til at hæve sig, blev Tethys Havet reduceret til en række mindre indhave, som er Middelhavet, det Sorte Hav, det Kaspiske Hav, den Persiske Golf og noget senere det Røde Hav.
Fordampningsaflejringer i Middelhavet. Da Messinian Salinity Crisis var på sit højeste i slutningen af Miocæn var Middelhavet reduceret til flere adskilte saltsøer i lighed med det Døde Hav med overflader flere hundrede meter under Verdenshavets niveau. Foto Utah University.
Middelhavet havde i begyndelsen stadig forbindelse med verdenshavet gennem varierende stræder nord og syd for det nuværende Gibraltar. Men imidlertid i slutningen af Miocæn, for omkring 5-6 millioner år siden, åbnedes og lukkedes disse stræder sig cyklisk, således at Middelhavet skiftevis var et indhav og skiftevis en del af Verdenshavet. Det er nærliggende at sætte disse cykliske åbninger og lukninger af Gibraltar strædets forgængere i forbindelse med de cykliske temperatur svingninger, som er tydelige i sedimentanalyser fra netop slutningen af Miocæn.
På dette tidspunkt var der dannet indlandsis både på Antarktis og Grønland, og det er nemt at forestille sig, at cykliske temperaturændringer havde forbindelse med cykliske ændringer i mængden af indlandsis, således som det kendes fra de senere Pleistocæne Istider. Det vil sige, at når det var relativt koldt, voksede indlandsisen, og vandstanden i verdenshavet faldt, og derfor blev Middelhavet afskåret fra verdenshavet. Når det igen blev varmere, smeltede en del af indlandsisen, vandstanden i verdenshavet steg, og Middelhavet fik igen kontakt med verdenshavet og blev fyldt op.
Stadig i dag strømmer en varm bundstrøm af vand med stort saltindhold ud fra Middelhavet gennem Gibraltar strædet og en kold overflade strøm af mindre salt vand strømmer ind i Middelhavet. Grænselaget mellem de to modsatte strømme blev udnyttet af Ubåde under Anden Verdenskrig til at snige sig uset ud og ind af Middelhavet - Fra Blog sobre Geociencia, se link nedenfor.
Fordampningen fra Middelhavet er meget stor, også i dag. Der fordamper mere vand fra overfladen, end der bliver tilført fra floderne og fra regn direkte over havet. Hvis vi forestiller os at Gibraltarstrædet, Suez kanalen og Dardanellerne blev lukket, ville Middelhavet tørre ud i løbet af blot 1.000 år og efterlade et 70 m. tykt lag af salt og gips på bunden.
I 1970 fandt havundersøgelsesskibet Glomar Challenger tykke lag af fordampningsprodukter i havbunden på en havdybde af 3 km. Efter sigende har man nogle steder fundet lag af fordampningsprodukter, mest salt og gips, som er 2-3 kilometer tykke.
Hvis en udtørring af Middelhavet vil skabe et saltlag på 70 m. så skal der omkring 30-40 efter hinanden følgende cykler af fyldning og udtørring til for at skabe et lag af salt og gips på 2-3 kilometer. Dette viser at Middelhavet har været udtørret og fyldt igen - ikke en, men adskillige gange.
10. Pliocæn
Pliocæn er den seneste og korteste periode i Tertiær. Den begyndte 5 mill. år før nutid og sluttede 2,6 mill. år før nutid.
Den lodrette akse repræsenterer temperaturen i Pliocene beregnet ud fra den relative frekvens af den tunge ilt isotop O-18, som afvigelse fra gennemsnittet 1960-90. Beregnet ud fra prøver af små skaldyr fra Pliocæn optaget fra havbunden. Tiden skrider frem fra venstre mod højre og er i millioner år før nutid. Det ses at i det meste af Pliocæn var temperaturen lidt højere end i i dag, kun i slutningen af perioden blev det koldt, og istiden stod for døren. Foto Wikipedia.
Klimaet i Pliocæn menes generelt at have været lidt varmere end i dag. Temperaturen var måske omkring tre grader varmere i start og i midten af Pliocæn. Klimaet var især mildt på høje breddegrader, og nogle arter af både planter og dyr fandtes flere hundrede kilometer nord for, hvor deres nærmest beslægtede arter findes i dag. Mindre indlandsis i Antarktis og Grønland var årsag til et havniveau, der menes at have været omkring 30 meter højere end i dag.
Den generelle tendens til afkøling i løbet af Pliocæn var forbundet med øget udtørring af nogle områder, hvor skov blev erstattet med græssteppe. Det var for eksempel tilfældet i Øst Afrika, og dermed var scenen sat for udviklingen af mennesket.
Da skoven forsvandt kravlede nogle aber ned fra træerne, rejste sig på bagbenene og så sig om efter muligheder på den nye græssteppe. Nogle mener at Australopithecus, eller i hvert fald deres forfædres, udvikledes her i løbet af Pliocæn.
Hidtil var en stor del af den varme Golfstrøm undsluppet til Stillehavet gennem strædet mellem Syd- og Nordamerika, og den Golfstrøm, som flød mod Grønland og Nordeuropa, var betydelig svagere, end den er i dag. Imidlertid efter lukningen af "Panama Strædet" flød hele Golfstrømmen mod nord, og det må alt andet lige have været årsag til et mildere klima langs Nordatlantens kyster.
Kunstnerisk rekonstruktion af et landskab fra Pliocæn. Malet af J. Matternes, Smithsonian. USGS Science for a changing world.
Men paradoksalt nok dannede der sig permanent havis i Polarhavet - netop i Pliocæn. Det vil sige at noget af havisen nåede ikke at smelte i løbet af sommeren; således som situationen stadig er i dag.
Nogle har forklaret dette tilsyneladende paradoks med, at før "Panama Strædet" blev lukket, indeholdt Golfstrømmens vand mindre salt, og vandet var derfor lettere og flød mere i overfladen af havet. Derfor kunne den varme strøm lettere gennemstrømme hele Polarhavet og holde det isfrit, i det mindste om sommeren.
Efter lukningen af "Panama Strædet" flyder alt det varme vand fra den Mexicanske Golf mod nord. Dette vand har været udsat for en kraftig fordampning i det tropiske farvand, og derfor er dets salt-koncentration relativ stor, og vandet er derfor tungere end vand, som indeholder mindre salt.
Saltindhold af overfladevand i Atlanterhavet 2011. Solen og passat vindene, som blæser over det tropiske Atlanterhav (lilla pile), forårsager et netto svind af ferskvand (fordampning minus regn) fra det nordøstlige Atlanterhav og gør farvandet der meget salt. En strøm af meget salt vand fra Middelhavet gennem Gibraltar bidrager også til saltindholdet. Når dette varme og salte vand fra det tropiske Atlanterhav strømmer mod nord til de subpolare områder i Nordatlanten via Golfstrømmen (mørkeblå pile), bliver overfladevandet nedkølet ved fordampning, og resultatet bliver dannelsen af koldt, salt overfladevand, som til sidst bliver tungt nok til at synke til bunds i området syd for Grønland og i Norskehavet. Derved dannes North Atlantic Deep Water (NADW). Denne NADW strømmer derefter sydover langs bunden af Atlanterhavet (grønne pile). Denne cirkulation af nordover strømmende overfladevand og sydpå strømmende dybhavsvand er, hvad oceanografer kalder "Atlantic Meridional Overturning Circulation" (AMOC). Derved kan vi indse at hvis Golfstrømmen havde været mindre saltholdig, kunne den muligvis have gennemstrømmet en større del af Polarhavet. Foto Jennifer Hertzberg Research Gate.
Men det varme saltholdige vand er imidlertid lige akkurat let nok til at holde sig i overfladen, medens det strømmer mod nord. Men lige så snart det bliver afkølet i farvandene omkring Grønland, Island og Nordnorge bliver det for tungt, vægtfylden øges, og vandet synker til bunds og påbegynder turen tilbage til de tropiske farvande som en kold bundstrøm. Og derfor, når nutidens varme Golfstrøm ikke kommer langt nok mod nord til at gennemstrømme Polarhavet og holde det isfrit om sommeren, kan det være fordi saltholdigheden er for stor.
I moderne tid kan man iagttage variationer i havisens udbredelse i Polarhavet. Lige for tiden synes havisen at være vigende. Det ligger lige for at tilskrive dette global opvarmning, det er jo is, som smelter. Men det kan meget vel tænkes at ændringer i Golfstrømmens strømning, saltholdighed eller temperatur også har stor betydning.
Havstrømme i Atlanten og Polarhavet i nutiden og tidlig Pliocæn - Nogle mener at i tidlig Pliocæn, medens Panama strædet stadig var åbent, var Golfstrømmen mindre salt. Det varme vand kunne derfor lettere holde sig i overfladen og dermed lettere gennemtrænge Polarhavet og holde det isfrit. Man mener at en del af det mest varme, salte vand undslap gennem strædet, og den resulterende strøm mod nord var derfor mindre salt og sank ikke til bunds så tidligt. Foto ukendt oprindelse.
Man må også antage at lukningen af Panama strædet har bidraget til opbygningen af den Grønlandske indlandsis, og under istiderne også til den skandinaviske og nord Amerikanske indlandsis. Det kan lyde paradoksalt, at en øget strøm af varmt vand mod nord er årsag til øget isdannelse. Men vi må tænke på at dannelse af indlandsis kræver en masse nedbør i form af sne, og Golfstrømmen er netop årsag til en masse nedbør, som vi kender det fra det regnfulde klima på de Britiske Øer og i Vestnorge. Når strømmen kommer længere mod nord er den stadig årsag til nedbør, men i form af sne. I Østsibirien er det endnu koldere end på Grønland, men der er ingen indlandsis - kun frossen tundra, fordi der er ikke nogen videre nedbør.
Klimaet i Pliocæn var præget af stadig større cykliske variationer mellem varmt og koldt vejr, hvilket varslede den kommende skiften mellem istider og mellemistider.
