Något stort hände med planeten för ungefär en miljon år sedan. Det skedde en stor förändring i svaret från jordens klimatsystem på variationer i vår omloppsbana runt solen. Skiftet kallas Mid-Pleistocene Transition. Före MPT inträffade cykler mellan glaciala (kallare) och interglaciala (varmare) perioder vart 41 000:e år. Efter MPT blev glaciala perioder mer intensiva - tillräckligt intensiva för att bilda inlandsisar på norra halvklotet som varade i 100 000 år. Detta gav jorden de regelbundna istidscyklerna som har bestått in i mänsklig tid.

Forskare har länge undrat över vad som utlöste detta. En trolig orsak skulle vara ett fenomen som kallas Milankovitch-cykler - cykliska förändringar i jordens omloppsbana och orientering mot solen som påverkar mängden energi som jorden absorberar. Detta, är forskarna överens om, har varit den huvudsakliga naturliga drivkraften för omväxlande varma och kalla perioder i miljontals år. Forskning har dock visat att Milankovitch-cyklerna inte genomgick någon form av stor förändring för en miljon år sedan, så något annat var troligen på gång.

Sammanfallande med MPT upplevde ett stort system av havsströmmar som hjälper till att flytta värme runt jorden en allvarlig försvagning. Det systemet, som skickar värme norrut genom Atlanten, är Atlantic Meridional Overturning Circulation (AMOC). Var denna avmattning relaterad till skiftet i glaciala perioder? Om så är fallet, hur och varför? Det har varit öppna frågor. En ny artikel publicerad idag i tidskriften Proceedings of the National Academy of Sciences föreslår ett svar.

Forskarna analyserade kärnor av djuphavssediment tagna i södra och norra Atlanten, där gamla djupa vatten passerade och lämnade kemiska ledtrådar. "Vad vi fann är att Nordatlanten, precis innan den här kraschen, agerade väldigt annorlunda än resten av bassängen", säger huvudförfattaren Maayan Yehudai, som gjorde arbetet som doktorand. student vid Columbia Universitys Lamont-Doherty Earth Observatory.

Innan den där havscirkulationskraschen började inlandsisar på norra halvklotet att fastna på berggrunden mer effektivt. Detta gjorde att glaciärerna blev tjockare än de hade tidigare. Detta ledde i sin tur till en större global kylning än tidigare och störde det atlantiska värmetransportbandet. Detta ledde till både starkare istider och istidscykelskiftet, säger Yehudai.

Forskningen stöder en länge omdebatterad hypotes att det gradvisa avlägsnandet av ackumulerade hala kontinentala jordar under tidigare istider gjorde att istäcken klamrade sig fastare fast vid den äldre, hårdare kristallina berggrunden under, och blev tjockare och mer stabil. Resultaten tyder på att denna tillväxt och stabilisering strax före försvagningen av AMOC formade det globala klimatet.

"Vår forskning tar upp en av de största frågorna om den största klimatförändringen vi haft sedan istiderna började," sa Yehudai. "Det var en av de mest betydande klimatomvandlingarna och vi förstår det inte helt. Vår upptäckt fäster ursprunget till denna förändring till norra halvklotet och de inlandsisar som utvecklades där som driver denna förändring mot de klimatmönster vi observerar idag. Detta är ett mycket viktigt steg mot att förstå vad som orsakade det och var det kom ifrån. Det belyser betydelsen av den nordatlantiska regionen och havscirkulationen för nuvarande och framtida klimatförändringar."

Forskningen leddes också av Yehudais rådgivare, Lamont geokemist Steven Goldstein, tillsammans med Lamont doktorand Joohee Kim. Andra medarbetare inkluderade Karla Knudson, Louise Bolge och Alberto Malinverno från Lamont-Doherty; Leo Pena och Maria Jaume-Segui vid universitetet i Barcelona; och Torsten Bickert vid universitetet i Bremen. Yehudai är nu på Max Planck Institute for Chemistry.