Texas forskare från University of Houston, Baylor University och Texas A&M University har upptäckt bevis för varför jorden svalnade dramatiskt 13, 000 år sedan, sänker temperaturen med cirka 3 grader Celsius.

Bevisen är begravda i en grotta i centrala Texas, där sedimenthorisonter har bevarat unika geokemiska signaturer från forntida vulkanutbrott – signaturer som tidigare misstas för utomjordiska effekter, säger forskare.

Lösningen till detta fall av felaktig identitet rapporterades nyligen i tidskriften Vetenskapens framsteg .

"Detta arbete visar att den geokemiska signaturen i samband med kylningshändelsen inte är unik utan inträffade fyra gånger mellan 9, 000 och 15, 000 år sedan, sa Alan Brandon, Ph.D., professor i geovetenskap vid University of Houston. "Således, triggern för denna kylningshändelse kom inte från rymden. Tidigare geokemiska bevis för en stor meteor som exploderar i atmosfären återspeglar istället en period av stora vulkanutbrott."

Efter ett vulkanutbrott, den globala spridningen av aerosoler reflekterar inkommande solstrålning bort från jorden och kan leda till global avkylning efter utbrott i ett till fem år, beroende på utbrottets storlek och tidsskalor.

Studien indikerar att episoden av kylning, vetenskapligt känd som de yngre dryas, orsakades av många sammanfallande jordbaserade processer, inte en utomjordisk påverkan.

"Den yngre Dryas, som inträffade omkring 13, 000 år sedan, störde tydlig uppvärmning i slutet av den senaste istiden, " sa medförfattaren Steven Forman, Ph.D., professor i geovetenskap vid Baylor University.

Jordens klimat kan ha varit på en tipppunkt vid Younger Dryas, möjligen från inlandsisens utsläpp i Nordatlanten, förbättrat snötäcke och kraftfulla vulkanutbrott som i kombination kan ha lett till intensiv nedkylning på norra halvklotet, sa Forman.

"Denna period av snabb avkylning är förknippad med utrotningen av ett antal arter, inklusive mammutar och mastodonter, och sammanfaller med uppkomsten av tidiga mänskliga personer i Clovis-traditionen, " sa medförfattaren Michael Waters, Ph.D., chef för Center for the First Americans vid Texas A&M University.

University of Houston forskare Brandon och doktorand Nan Sun, huvud författare, utförde isotopanalysen av sediment som samlats in från Hall's Cave i Texas Hill Country. Analysen fokuserade på svåra mätningar av delar per biljon på osmium och nivåer av mycket siderofila element, som inkluderar sällsynta grundämnen som iridium, rutenium, platina, palladium och rhenium. Forskarna fastställde att elementen i Texas-sedimenten inte var närvarande i de korrekta relativa proportionerna för att ha lagts till av en meteor eller asteroid som påverkade jorden.

Det innebar att kylningen inte kunde ha orsakats av en utomjordisk påverkan. Det måste ha hänt något på jorden. Men vad?

"Signaturen från osmiumisotopanalysen och den relativa andelen av elementen matchade det som tidigare rapporterats i vulkaniska gaser, " sa Sun.

Kenneth Befus, Ph.D., vulkanolog vid Baylor University, tillade att "dessa signaturer sannolikt var resultatet av stora utbrott över norra halvklotet, inklusive vulkaner i Aleuterna, Kaskader och till och med Europa."

"Jag var skeptisk. Vi tog alla vägar vi kunde för att komma på en alternativ förklaring eller till och med undvika denna slutsats, ", sa Brandon. "Ett vulkanutbrott hade ansetts vara en möjlig förklaring men avfärdades generellt eftersom det inte fanns något associerat geokemiskt fingeravtryck."

En vulkanisk orsak till de yngre Dryas är en ny, spännande idé, han sa. Huruvida ett enda större utbrott av en vulkan kan driva den observerade kylningen, dock, är fortfarande en öppen fråga, sa forskarna.

Vulkanutbrott orsakar deras mest allvarliga nedkylning nära källan, vanligtvis under utbrottsåret, med avsevärt mindre nedkylning under åren efter utbrottet. Nedkylningen av yngre Dryas varade cirka 1, 200 år, så en enda vulkanutbrottsorsak är en viktig initierande faktor, men andra jordsystem förändras, som kylning av haven och mer snötäcke behövdes för att upprätthålla denna kallare period, sa Forman.

Denna forskning understryker att extrem klimatvariation sedan den senaste istiden tillskrivs unika jordbundna drivkrafter snarare än utomjordiska mekanismer. Sådana insikter är viktig vägledning för att bygga bättre modeller för tidigare och framtida klimatförändringar.