Undersøgelse viser, at Sahara svingede mellem frodige og ørkenforhold hver 20. 000 år, synkroniseret med monsunaktivitet

Sahara-ørkenen er en af ​​de hårdeste, mest ugæstfri steder på planeten, dækker store dele af Nordafrika i omkring 3,6 millioner kvadratkilometer af klipper og vindblæste klitter. Men det var ikke altid så øde og tørt. Primitive klippemalerier og fossiler udgravet fra regionen tyder på, at Sahara engang var en forholdsvis frodig oase, hvor menneskelige bopladser og en mangfoldighed af planter og dyr trivedes.

Nu har forskere ved MIT analyseret støv aflejret ud for Vestafrikas kyst i løbet af de sidste 240, 000 år, og fandt ud af, at Sahara, og Nordafrika generelt, har svinget mellem vådt og tørt klima hver 20. 000 år. De siger, at dette klimatiske pendul hovedsageligt er drevet af ændringer i jordens akse, når planeten kredser om solen, som igen påvirker fordelingen af ​​sollys mellem årstider - hver 20. 000 år, Jorden svinger fra mere sollys om sommeren til mindre, og tilbage igen.

For Nordafrika, det er sandsynligt, når Jorden vippes for at modtage maksimalt sommersollys med hver bane omkring solen, denne øgede solflux intensiverer regionens monsunaktivitet, hvilket igen giver en vådere, "grønnere" Sahara. Når planetens akse svinger mod en vinkel, der reducerer mængden af ​​indkommende sommersollys, monsunaktiviteten svækkes, producerer et tørrere klima, der ligner det, vi ser i dag.

"Vores resultater tyder på, at historien om det nordafrikanske klima dominerende er denne 20, 000 års beat, går frem og tilbage mellem et grønt og tørt Sahara, " siger David McGee, en lektor i MIT's Department of Earth, Atmosfæriske og planetariske videnskaber. "Vi føler, at dette er en nyttig tidsserie at undersøge for at forstå historien om Sahara-ørkenen, og hvilke tider der kunne have været gode for mennesker at bosætte sig i Sahara-ørkenen og krydse den for at sprede sig ud af Afrika, versus tider, der ville være ugæstfri som i dag."

McGee og hans kolleger har offentliggjort deres resultater i dag i Videnskabens fremskridt .

Et gådefuldt mønster

Hvert år, vinde fra nordøst fejer hundreder af millioner af tons Sahara-støv op, deponerer meget af dette sediment i Atlanterhavet, ud for Vestafrikas kyst. Lag af dette støv, bygget op gennem hundredtusinder af år, kan tjene som en geologisk kronik af Nordafrikas klimahistorie:Lag tykke med støv kan indikere tørre perioder, hvorimod dem, der indeholder mindre støv, kan signalere vådere epoker.

Forskere har analyseret sedimentkerner gravet op fra havbunden ud for Vestafrikas kyst, for spor til Saharas klimahistorie. Disse kerner indeholder lag af gammelt sediment aflejret over millioner af år. Hvert lag kan indeholde spor af Sahara-støv såvel som rester af livsformer, såsom de bittesmå skaller af plankton.

Tidligere analyser af disse sedimentkerner har afdækket et gådefuldt mønster:Det ser ud til, at Sahara skifter mellem våde og tørre perioder hver 100. 000 år - et geologisk beat, som videnskabsmænd har knyttet til Jordens istidscyklusser, som tilsyneladende også kommer og går hver 100. 000 år. Lag med en større del af støv synes at falde sammen med perioder, hvor Jorden er dækket af is, hvorimod mindre støvede lag opstår i mellemistider, som i dag, når isen stort set er trukket sig tilbage.

Men McGee siger, at denne fortolkning af sedimentkernerne gnider mod klimamodeller, som viser, at klimaet i Sahara bør være drevet af regionens monsunsæson, hvis styrke er bestemt af hældningen af ​​Jordens akse og mængden af ​​sollys, der kan give næring til monsuner om sommeren.

"Vi var forundrede over, at denne 20. 000-års beat af lokal sommer insolation ser ud til at være den dominerende ting, der kontrollerer monsunstyrken, og alligevel ser du i støvregistreringer istidscyklusser på 100, 000 år, " siger McGee.

Beats synkroniseret

For at komme til bunds i denne modsigelse, forskerne brugte deres egne teknikker til at analysere en sedimentkerne opnået ud for Vestafrikas kyst af kolleger fra University of Bordeaux – som blev boret kun få kilometer fra kerner, hvori andre tidligere havde identificeret en 100, 000 års mønster.

Forskerne, ledet af førsteforfatter Charlotte Skonieczny, en tidligere MIT postdoc og nu professor ved Paris-Sud University, undersøgt lag af sediment aflejret over de sidste 240, 000 år. De analyserede hvert lag for spor af støv og målte koncentrationerne af en sjælden isotop af thorium, for at bestemme, hvor hurtigt støv ophobede sig på havbunden.

Thorium produceres med en konstant hastighed i havet af meget små mængder radioaktivt uran opløst i havvand, og den binder sig hurtigt til synkende sedimenter. Som resultat, forskere kan bruge koncentrationen af ​​thorium i sedimenterne til at bestemme, hvor hurtigt støv og andre sedimenter akkumulerede på havbunden tidligere:I tider med langsom ophobning, thorium er mere koncentreret, mens der i perioder med hurtig ophobning, thorium fortyndes. Det mønster, der opstod, var meget forskelligt fra, hvad andre havde fundet i de samme sedimentkerner.

"Det, vi fandt, var, at nogle af støvtoppene i kernerne skyldtes stigninger i støvaflejringen i havet, men andre toppe var simpelthen på grund af carbonatopløsning og det faktum, at under istider, i denne region af havet, havet var mere surt og ætsende for calciumcarbonat, " siger McGee. "Det kan se ud som om der er mere støv aflejret i havet, hvornår virkelig, der er ikke."

Når forskerne fjernede denne forvirrende effekt, de fandt ud af, at det, der dukkede op, primært var et nyt "beat, "hvor Sahara vaklede mellem vådt og tørt klima hver 20. 000 år, synkroniseret med regionens monsunaktivitet og jordens periodiske hældning.

"Vi kan nu producere en plade, der gennemskuer skævhederne i disse ældre optegnelser, og så gør, fortæller en anden historie, " siger McGee. "Vi har antaget, at istider har været nøglen til at gøre Sahara tør kontra våd. Nu viser vi, at det primært er disse cykliske ændringer i Jordens kredsløb, der har drevet våde kontra tørre perioder. Det virker som sådan et uigennemtrængeligt, ugæstfrit landskab, og alligevel er det kommet og gået mange gange, og skiftede mellem græsarealer og et meget vådere miljø, og tilbage til tørre klimaer, selv i løbet af de sidste kvarte millioner år."