Polhavet täcktes av upp till 900 meter tjock hyllis och fylldes helt med sötvatten minst två gånger under de senaste 150, 000 år. Detta överraskande fynd, rapporterade i det senaste numret av tidningen Natur , är resultatet av långsiktig forskning av forskare från Alfred Wegener Institute och MARUM. Med en detaljerad analys av sammansättningen av marina fyndigheter, forskarna kunde visa att Arktiska havet och Nordiska havet inte innehöll havssalt under minst två isperioder. Istället, dessa hav fylldes med stora mängder sötvatten under en tjock issköld. Detta vatten kan sedan släppas ut i Nordatlanten på mycket kort tid. Sådana plötsliga sötvattentillförsel kan förklara snabba klimatsvängningar för vilka ingen tillfredsställande förklaring tidigare hittats.

Cirka 60, 000 till 70, För 000 år sedan, i en särskilt kall del av den senaste istiden, stora delar av Nordeuropa och Nordamerika täcktes av isark. Den europeiska inlandsisen sträckte sig över mer än 5000 kilometer, från Irland och Skottland via Skandinavien till östra kanten av Karahavet (Arktiska havet). I Nordamerika, stora delar av det som nu kallas Kanada begravdes under två stora isark. Grönland och delar av Berings havs kust var också glaciösa. Hur var isläget ännu längre norrut, i Ishavet? Var den täckt av tjock havsis, eller kanske med tungorna på dessa stora isskivor som flyter på den, långt bortom Nordpolen?

Vetenskapliga svar på dessa frågor har hittills varit mer eller mindre hypotetiska. Till skillnad från insättningar på land, där oregelbundna stenblock, moräner och glaciala dalar är glaciärernas uppenbara landmärken, bara några spår av stora ishyllor hade hittats hittills i Ishavet. Geovetenskapare från Alfred Wegener Institute Helmholtz Center for Polar and Marine Research (AWI) och MARUM Center for Marine Environmental Sciences vid University of Bremen har nu sammanställt befintliga bevis från Ishavet och Nordiska haven, och kombinerade den med nya data för att komma till en överraskande slutsats.

Enligt deras studie, de flytande delarna av de norra isskikten täckte stora delar av Ishavet under de senaste 150 åren, 000 år. En gång cirka 70, 000-60, 000 år sedan och även cirka 150, 000-130, 000 år sedan. I båda perioderna, sötvatten som samlats under isen, skapat ett helt friskt ishav i tusentals år.

"Dessa resultat innebär en verklig förändring av vår förståelse av Arktiska havet i glaciala klimat. Så vitt vi vet, detta är första gången som en fullständig uppfräschning av Arktiska havet och Nordiska haven har övervägts - inte bara en gång, men två gånger, "säger den första författaren, Dr. Walter Geibert, geokemist vid Alfred Wegener Institute.

Thorium saknas i sedimenten, så saltvatten måste ha varit frånvarande

Fyndet baseras på geologiska analyser av tio sedimentkärnor från olika delar av Ishavet, Fram Strait and the Nordic Seas. De staplade avlagringarna speglar de tidigare glacialernas klimathistoria. När man undersöker och jämför sedimentregistren, geovetarna fann att en viktig indikator saknades, alltid i samma två intervaller. "I saltvatten, sönderfallet av naturligt förekommande uran resulterar alltid i produktionen av isotopen thorium-230. Detta ämne ackumuleras vid havsbotten, där det förblir detekterbart under mycket lång tid på grund av dess halveringstid på 75, 000 år, "Walter Geibert förklarar.

Därför, geologer använder ofta denna thorium-isotop som en naturlig klocka. "Här, dess upprepade och vidsträckta frånvaro är giveawayen som avslöjar för oss vad som hände. Enligt vår kunskap, den enda rimliga förklaringen till detta mönster är att Ishavet var fyllt med sötvatten två gånger i sin yngre historia- i frusen och flytande form, "medförfattare och mikropalaeontolog Dr Jutta Wollenburg, även från AWI, förklarar.

En ny bild av Ishavet

Hur kan ett stort havsbassäng, ansluten av flera sund med Nordatlanten och Stilla havet, bli helt fräsch? "Ett sådant scenario kan uppfattas om vi inser att under glaciala perioder, globala havsnivåer var upp till 130 m lägre än idag, och ismassor i Arktis kan ha begränsat havscirkulationen ytterligare, "säger medförfattaren professor Ruediger Stein, geolog vid AWI och MARUM.

Korta förbindelser som Beringsundet eller ljuden från den kanadensiska skärgården låg över havet vid den tiden, cutting off the connection with the Pacific Ocean entirely. In the Nordic Seas, large icebergs or ice sheets extending onto the sea floor restricted the exchange of water masses. The flow of glaciers, ice melt in summer, and rivers draining into the Arctic Ocean kept delivering large amounts of fresh water to the system, at least 1200 cubic kilometers per year. A part of this amount would have been forced via the Nordic Seas through the sparse narrow deeper connections in the Greenland-Scotland Ridge into the North Atlantic, hindering saline water from penetrating further north. This resulted in the freshening of the Arctic Ocean.

"Once the mechanism of ice barriers failed, heavier saline water could fill the Arctic Ocean again, " Walter Geibert says. "We believe that it could then quickly displace the lighter freshwater, resulting in a sudden discharge of the accumulated amount of freshwater over the shallow southern boundary of the Nordic Seas, the Greenland-Scotland-Ridge, into the North Atlantic."

A concept that assumes that enormous amounts of freshwater were stored in the Arctic Ocean and available for rapid release would help understanding the connection between a range of past climate fluctuations. It would also offer an explanation for some apparent discrepancies between different ways of reconstructing past sea levels. "The remains of coral reefs have pointed to a somewhat higher sea level in certain cold periods than reconstructions from Antarctic ice cores, or reconstructions from the calcareous shells of small marine organisms, would suggest, " explains Walter Geibert. "If we now accept that freshwater may not only have been stored in solid form on land, but some of it also in liquid form in the ocean, the different sea level reconstructions agree better and we can reconcile the location of the coral reefs with calculations of the freshwater budget."

Freshwater release from the Arctic Ocean might also serve as an explanation for some abrupt climate change events during the last glacial period. During such events, temperatures in Greenland could rise by 8-10 degree centigrade within a few years, only returning to the original cold glacial temperatures over the course of hundreds or thousands of years. "We see an example here of a past Arctic climate tipping point of the Earth system. Now we need to investigate in more detail how these processes were interconnected, and evaluate how this new concept of the Arctic Ocean helps in closing further gaps in our knowledge, in particular in view of the risks of manmade climate change, " says Walter Geibert.