Zermatt i västra Alperna. Upphovsman:F. von Blanckenburg
Det har varit långa nedkylningsperioder i jordens historia. Temperaturerna hade redan sjunkit i mer än 10 miljoner år innan den senaste istiden började för cirka 2,5 miljoner år sedan. Vid den tiden, norra halvklotet var täckt av massiva ismassor och glaciärer. Ett geovetenskapligt paradigm, utbredd i över 20 år, förklarar denna avkylning med bildandet av de stora bergskedjorna såsom Anderna, Himalaya och Alperna. Som ett resultat, mer stenvittring har skett, föreslår paradigmet. Detta i sin tur tog bort mer koldioxid (CO 2 ) från atmosfären, så att växthuseffekten minskade och atmosfären svalnade. Denna och andra processer ledde så småningom till istiden.
I en ny studie, Jeremy Caves-Rugenstein från ETH Zürich, Dan Ibarra från Stanford University och Friedhelm von Blanckenburg från GFZ German Research Center for Geosciences i Potsdam kunde visa att detta paradigm inte kan upprätthållas. Enligt tidningen, vittringen var konstant under den aktuella perioden. Istället, ökad reaktivitet på markytan har lett till en minskning av CO 2 i atmosfären, så kyler jorden. Forskarna publicerade resultaten i tidskriften Natur .
En andra titt efter isotopanalys
Processen med stenväder, och särskilt den kemiska vittringen av bergarter med kolsyra, har kontrollerat jordens klimat i miljarder år. Kolsyra produceras av CO 2 när det löser sig i regnvatten. Vittring tar alltså bort CO 2 från jordens atmosfär, just i den mån vulkaniska gaser försett atmosfären med den. Det paradigm som har varit utbrett hittills säger att med bildandet av de stora bergsområdena under de senaste 15 miljoner åren, erosionsprocesser har ökat - och med dem också CO 2 -bindande stenväder. Verkligen, geokemiska mätningar i havssediment visar att andelen CO 2 i atmosfären har kraftigt minskat under denna fas.
Jordbildning i de chilenska kustbergen. Marken är redan kraftigt vittrad, men granitblock kvarstår och kan reagera kemiskt:Jordens "reaktivitet" är hög. Upphovsman:F. von Blanckenburg, GFZ
"Hypotesen, dock, har en stor fångst, "förklarar Friedhelm von Blanckenburg från GFZ." Om atmosfären faktiskt hade tappat så mycket koldioxid 2 som den vittring som skapats av erosion skulle ha orsakat, det skulle knappast ha haft någon CO 2 kvar efter mindre än en miljon år. Allt vatten skulle ha frusit till is och livet skulle ha haft svårt att överleva. Men så var inte fallet. "
Att dessa tvivel är berättigade, visades redan av von Blanckenburg och hans kollega Jane Willenbring i en studie från 2010, som dök upp i Natur likaså. "Vi använde mätningar av den sällsynta isotopen beryllium-10 som produceras av kosmisk strålning i jordens atmosfär och dess förhållande till den stabila isotopen beryllium-9 i havssediment för att visa att vittringarna på landytan inte alls har ökat, "säger Friedhelm von Blanckenburg.
Markytans "reaktivitet". Om det finns fler icke-vittrade mineralkorn som fältspat eller glimmer i jorden, den kan reagera lika omfattande kemiskt med lite CO2 som en redan kraftigt vittrad jord med mycket CO2. Upphovsman:CC-BY 4.0:F. von Blanckenburg, GFZ
Markens yta har blivit mer reaktiv
I den studie som publicerats nu, Caves-Rugenstein, Ibarra och von Blanckenburg använde dessutom data från stabila isotoper av elementet litium i havssediment som en indikator för väderprocesserna. De ville ta reda på hur, trots konstant stenväder, mängden CO 2 i atmosfären kunde ha minskat. De skrev in sina uppgifter i en datormodell av den globala koldioxidcykeln.
Verkligen, resultaten av modellen visade att markytans potential att väder har ökat, men inte den hastighet med vilken det vittrade. Forskarna kallar denna potential att vittra till markytans reaktivitet. "Reaktivitet beskriver hur lätt kemiska föreningar eller grundämnen deltar i en reaktion, "förklarar Friedhelm von Blanckenburg. Om det finns fler icke-vittrade och därför mer reaktiva stenar vid ytan, dessa kan totalt reagera lika omfattande kemiskt med lite CO 2 i atmosfären som redan tungt vittrade stenar skulle göra med mycket CO 2 . Minskningen av CO 2 i atmosfären, som ansvarar för kylningen, kan således förklaras utan en ökad vittringshastighet.
"Dock, en geologisk process behövs för att föryngra markytan och göra den mer reaktiv, "säger Friedhelm von Blanckenburg." Detta behöver inte nödvändigtvis vara bildandet av stora berg. Liknande, tektoniska frakturer, en liten ökning av erosion eller exponering av andra bergarter kan ha orsakat att mer material med väderförmåga kan visa sig vid ytan. Hur som helst, vår nya hypotes måste utlösa geologisk omprövning avseende kylningen före den senaste istiden. "
