I gjørma på havets bunn finnes et godt bevart klimaarkiv

Data om det Arktiske klimaet tusenvis av år tilbake i tid er lagret i sanden, under havbunnen, gjemt i skallet på mikroskopiske fossiler.
Hansen, Stephanie Ramona
Publisert: 10.12.15 14:00 Oppdatert: 14.03.17 15:12

Elektronmikroskopi av mikrofossiler; foraminiferer finnes som bunnlevende organismer (bentiske foraminiferer) og flytende nær havoverflaten (planktiske foraminiferer), og felles for dem er at deres livsbetingelser ligger lagret i deres skjelett og skall. Illustrasjon: Chauhan et al., 2015

En musling er ikke bare en musling, skjell og konkylier vi finner på de kritthvite strendene utenfor Tromsø er vitner om sin tids klima. Men for å finne informasjon om klimaet for tusenvis av år siden må forskerne bokstavelig talt dykke dypere i arkivet, nemlig 500-1000 meter ned til havbunnen og videre 3-4 meter ned i gjørme og sand. Her ned i dypet, nærmere bestemt i skallet på mikroskopiske muslinger, foraminiferer, finnes et viktig og stabilt historisk arkiv.

Batymetrisk kart over havområdene rundt Svalbard, som viser havbunnens topografi og to av de stedene Chauhan tok opp kjerneprøver fra havbunnen. Prøvene ble hentet på tokt med Helmer Hanssen i 2011. Illustrasjon:  Teena Chauhan (PhD thesis).

Nye klimadata fra havområdet nord for Svalbard
Men for å starte på overflaten igjen, så kan Teena Chauhan fortelle at hun har forsket på innstrømming av atlantisk vann til det arktiske havområdet og hvordan det har påvirket iskappen som dekker store deler av Svalbard og Polhavet.

Havbunnen nord for Svalbard har hittil vært et tilnærmet ubeskrevet blad, men er lettere tilgjengelig nå som området er isfritt i lange perioder av året. Chauhan har vært med på å hente opp sedimentprøver fra den nordvestre og nordre del av kontinentalmarginen, med mål om å rekonstruere innstrømming av Atlanterhavsvann de siste 132 000 år. 

– Rekonstruksjon av havstrømmene tusenvis av år tilbake i tid kan fortelle oss mye om fortidens klima, hvordan det har variert og hva som har drevet disse endringene, forklarer hun.

Teena Chauhan og Kamila Sztybor vurderer kjerneprøver som er hentet opp fra havbunnen. Bildet er tatt på tokt med forskningsskipet Helmer Hanssen. Foto: Tine Lander Rasmussen

Varmere klima, men likevel mer is

– Våre studier har bekreftet et funn som er litt spennende*, nemlig at «varme perioder» med mye smelting av isbreer rundt Svalbard førte til at havisen vokste. Dette fenomenet oppstår når vannmassene skiller seg i to lag, nemlig salt havvann på bunnen og ferskvann fra de smeltende breene øverst. Disse to lagene hindrer sirkulasjon i vannmassene og gjør at altanterhavsstrømmene fra sør blir liggende under ferskvannet på toppen. Ferskvann fryser lettere enn sjøvann og ifølge våre data førte dette faktisk til at iskappen rundt Arktis økte igjen.

– I våre studier fant vi to perioder med global oppvarming, men som likevel viste økning av havis, til tross for smelting av isbreer på Svalbard; for ca 60 000 år siden og fra år 19 000-11 500, forteller Chauhan.

 

Skisse som gjengir en 3,5 meter lang kjerneprøve tatt på havbunnen utenfor Svalbard. Langs loddrett akse finnes alder på bunnsedimentene, de eldste nederst og de yngste øverst. Klima og havstrømmer bestemmer sammensetning av de ulike lagene og som vi ser av figuren er noen lag dominert av skjell, mens andre lag inneholder mest sand og stein. Illustrasjon: Chauhan et al., 2014

Mikrofossiler - et fantastisk historisk arkiv
Retning og styrke på undervannsstrømmer påvirker sedimentene på havbunnen. Disse havstrømmene fører med seg mikroorganismer, blant annet foraminiferer som lever i vannmassene. Når disse organismene dør vil skjelett/skall føres med havstrømmen og avsettes på havbunnen. Ifølge Chauhan vil fordelingen av slike mikrofossiler, dvs hvor på kartet de finnes og den lagvise fordelingen, gjøre det mulig foreslå hvordan havsirkulasjonen har endret seg over tid.

Analyser av karbonisotoper og kjemiske sammensetning i skallet gir forskerne en pekepinn på både hvor gammel fossilet er og hvordan klimaet var mens organismen levde. Fossilene utgjør derfor et fantastisk geologisk arkiv.

Lag på lag med sand og mikrofossiler
Prøvene hentes opp fra havbunnen i lange tynne rør, de kan typisk være 3-6 meter lange og 10 cm i diameter. Figuren til høyre viser hvordan lag på lag med gjørme og sand kan avleses som et arkiv, der materialet nederst kan være opptil 130 000 tusen år gammelt, mens sanden øverst i røret er av nyere dato.

Kjemiske analyser av bunnprøver
En ting er at Chauhan kan ta på og studere historisk grunn, bokstavelig talt, men for å kunne hente ut konkrete dato om klimaet må materialet gjennom en rekke analyser.

Noen av de viktigste undersøkelsene hun utførte var:

  • lagvis fordeling av foraminiferer i sedimenter
  • oksygenisotoper i skallene til mikrofossilene (bestemmer bl.a temperatur og saltholdighet)
  • karbonisotoper fra skallet (bestemmer alder på fossilene)
  • kartlegging av sand og stein som har vært fraktet med isbreene og som har sunket til bunns når isen har smeltet
  • størrelse på sandkornene
  • organisk karboninnhold (karbon fra planter og dyr)

Chauhan sine resultater viser at is-kappens størrelse og stabilitet har variert i takt med varierende overflatestrømmene fra Atlanterhavet.

I løpet av de siste 132 000 år har det arktiske klimaet variert kraftig, og svingningene viser seg å være nært koblet til volum og styrke på atlanterhavsstrømmene som går nordover.

Teena Chauhan er fra India og fullførte sin mastergrad i Marin geologi ved Cochin University of Science and Technology i India. Før hun kom til Svalbard arbeidet hun to år for Indias nasjonale institutt for oseanografi. Foto: Privat

Teena Chauhan disputerte 27. august med avhandlingen "Late Quaternary paleoceanography of the northern continental margin of Svalbard." Hun startet sitt doktorgradsarbeid i 2011 og var tilknyttet både avdeling for arktisk geologi, UNIS og Institutt for geologi ved UiT-Norges arktiske universitet. Veiledere var Riko Noormets, UNIS og Tine Lander Rasmussen, UiT.

Chauhan var medlem i ResClim, den nasjonale forskerskolen i klimadynamikk og forskningen hennes var finansiert av Norges forskningsråd.

Referanser:

Chauhan, T., Rasmussen, T.L., Noormets, R., Jakobsson, M. & Hogan, K., (2014) Glacial history and paleoceanography of the southern Yermak Plateau since 132 ka BP. Quaternary Science Reviews 92, 155-169. http://dx.doi.org/j.quascirev.2013.10.023

Chauhan, T., Rasmussen, T. L & Noormets, R  (2015a) Paleoceanography of the Barents Sea continental margin, north of Nordaustlandet, Svalbard, during the last 74 ka. Boreas (Available online). doi:10.1111/bor.12135

Chauhan, T., Noormets, R. & Rasmussen, T.L. (2015b) Glaciomarine sedimentation and bottom current activity on the north-western and northern continental margin of Svalbard during the Late Quaternary. Geo-Marine Letters (Available online). doi:10.1007/s00367-015-0430-6

Vi anbefaler