Jordens cenozoiska era började för 66 miljoner år sedan med en smäll - och med den sista massutrotningshändelsen på jorden fram till nu. Meteoritpåverkan som markerade slutet på krittiden och början av den cenozoiska tiden följdes av ett antal dramatiska globala händelser, inklusive en värmepuls för 56 miljoner år sedan. Först efter denna anmärkningsvärda gräns utvecklade däggdjur den mångfald som vi känner idag. Klimatet hade svalnat kontinuerligt under en lång tid. Under denna tid miljöförhållanden, havstemperaturer, havscirkulation, och vindmönster förändrades också i grunden. För att bättre förstå var och en av dessa klimathändelser och den övergripande klimatutvecklingen, det är nödvändigt att ha register över jordens klimat som är så fullständiga och högupplösta som möjligt. Det är särskilt viktigt att dessa poster innehåller platser som spelar en nyckelroll för att förstå miljöförhållandena, havscirkulation och vindmönster på högre breddgrader.

Zooma in på klimatutveckling

Det är här som målen för den kommande expeditionen 378 i sydvästra Stilla havet med borrfartyget JOIDES RESOLUTION inom ramen för International Ocean Discovery Program (IODP) kommer att få en betydande inverkan. Använda avlagringar på havsbotten, expeditionsteamet kommer att ta fram detaljerade rekonstruktioner av hur klimatet förändrades under Cenozoic. Detta kommer att inkludera, till exempel, hur de förhöjda globala temperaturerna och värmetransporten till polarregionerna kunde upprätthållas för 56 miljoner år sedan. Det var varmt över hela jorden; jämfört med situationen idag, det var praktiskt taget ingen temperaturskillnad mellan polarområdena och tropikerna, även om solstrålningen inte var mer intensiv än den är idag.

Kryssningen leds av Dr. Ursula Röhl från MARUM, Center for Marine Environmental Sciences vid University of Bremen och Dr. Debbie Thomas vid Texas A&M University (USA). Det börjar i januari, kommer att pågå nästan fem veckor, och slutar i Papeete på Tahiti i februari.

Återgå till källan till den första temperaturkurvan

Det primära målet, enligt expeditionsplanen, är att borra flera hål på en plats från föregångarprogrammet för IODP som borrades i mars 1973 vid ett vattendjup på 1, 200 meter, men som bara hämtade punktkärnor. "Temperaturkurvan som producerades från detta hål var en av de första som någonsin konstruerades och, trots den glesa provtagningen, kunde för första gången illustrera karakteristiska klimatfluktuationer i Cenozoic, "förklarar Ursula Röhl. Under de senaste 47 åren har dock, både borrteknikerna och de analytiska metoderna har förbättrats. "Att återvända till den här platsen innebär att vi kan länka till källan till denna allra första temperaturkurva för den cenozoiska tiden." Den här gången blir det sammanhängande kärna i ett ännu djupare hål. Ett djup på upp till 670 meter in i havsbotten har godkänts. På detta djup hoppas forskarna kunna verifiera alla klimatiska händelser i Cenozoic. Säger Ursula Röhl, "Vi vill få en så komplett och högkvalitativ rekord som möjligt."

De exakta åldrarna för sedimentavlagringar bestäms direkt ombord baserat på mikrofossiler. Detta gör det möjligt för forskare att identifiera meteoritpåverkan vid Krita-Paleogen-gränsen samt övergångarna från paleocen till eocen (Paleocene-Eocene Thermal Maximum — PETM) med en ålder av 56 miljoner år och från eocen till oligocen vid 33,9 miljoner för flera år sedan. PETM kännetecknas av en plötslig utsläpp av stora mängder kol som utlöste en snabb temperaturökning - en massiv global värmepuls. Övergången från eocen till oligocen återspeglar stark global kylning och initiering av det permanenta istäcket i Antarktis, och är därför ett annat viktigt tidsintervall i jordens klimathistoria.

Borrkärnorna bör förbättra vår förståelse av klimathändelserna i Cenozoic, särskilt i den subpolära regionen, inklusive havets struktur och den biogeokemiska cykeln. Skalet av mikrofossiler i sedimenten innehåller kemiska signaturer av tidigare klimatförhållanden som är lika unika som fingeravtryck. Baserat på den nya informationen, forskare kommer att kunna dra slutsatser om styrkan i oceaniskt uppväxt och vindar under miljontals år, och göra mer exakta uttalanden om atmosfäriska och oceaniska undersystem av jordens klimat.

"De sediment som vi får kommer att ge avgörande data om havstemperaturer och koldioxidcykeln för det stora området i sydvästra Stilla havet. Denna nya kunskap kommer att leda till stora framsteg i vår förståelse av klimatdynamik under de varma perioderna, "tillägger medchefsforskaren Debbie Thomas.

På grund av ett mekaniskt problem i sista minuten som utvecklades strax före avgång, expeditionstiden förkortades från nio till fem veckor. Det betyder att det inte kommer att vara möjligt att borra vid Point Nemo, Stillahavsområdet otillgänglighet, som ursprungligen planerat. Men samtidigt, detta kommer att ge forskargruppen från tolv länder möjlighet att hämta en komplett sekvens av sediment genom borrning av ytterligare hål.