Det arktiske hav var dækket af en hyldeis og fyldt med ferskvand

Det arktiske hav var dækket af op til 900 meter tyk hyldeis og var fyldt helt med ferskvand mindst to gange i de sidste 150, 000 år. Dette overraskende fund, rapporteret i det seneste nummer af tidsskriftet Natur , er resultatet af langvarig forskning udført af forskere fra Alfred Wegener Instituttet og MARUM. Med en detaljeret analyse af sammensætningen af ​​marine aflejringer, forskerne kunne påvise, at det arktiske hav såvel som det nordiske hav ikke indeholdt havsalt i mindst to istidsperioder. I stedet, disse oceaner var fyldt med store mængder ferskvand under et tykt isskjold. Dette vand kunne derefter slippes ud i Nordatlanten i løbet af meget korte perioder. Sådanne pludselige ferskvandstilførsler kunne forklare hurtige klimaoscillationer, som der ikke tidligere var fundet en tilfredsstillende forklaring på.

Omkring 60, 000 til 70, 000 år siden, i en særlig kold del af den sidste istid, store dele af Nordeuropa og Nordamerika var dækket af iskapper. Den europæiske indlandsis strakte sig over en afstand på mere end 5000 kilometer, fra Irland og Skotland via Skandinavien til den østlige rand af Karahavet (Arctic Ocean). I Nordamerika, store dele af det, der nu er kendt som Canada, blev begravet under to store iskapper. Grønland og dele af Beringhavets kystlinje var også iset. Hvordan var issituationen endnu længere mod nord, i det arktiske hav? Var det dækket af tyk havis, eller måske svævede disse enorme iskappers tunger på den, langt ud over Nordpolen?

Videnskabelige svar på disse spørgsmål har hidtil været mere eller mindre hypotetiske. I modsætning til aflejringer på land, hvor uberegnelige kampesten, moræner og gletsjerdale er de åbenlyse vartegn for gletsjere, kun få spor af store ishylder var indtil videre blevet fundet i det arktiske hav. Geoscientists fra Alfred Wegener Institute Helmholtz Center for Polar and Marine Research (AWI) og MARUM Center for Marine Environmental Sciences ved Universitetet i Bremen har nu samlet eksisterende beviser fra det arktiske hav og de nordiske have. og kombineret det med nye data for at nå frem til en overraskende konklusion.

Ifølge deres undersøgelse, de flydende dele af de nordlige iskapper dækkede store dele af det arktiske hav i de sidste 150, 000 år. En gang omkring 70, 000-60, 000 år siden og også omkring 150, 000-130, 000 år siden. I begge perioder, ferskvand akkumuleret under isen, skabe et helt friskt ishav i tusinder af år.

"Disse resultater betyder en reel ændring af vores forståelse af det arktiske hav i gletsjerklimaer. Så vidt vi ved, det er første gang, at en fuldstændig opfriskning af det arktiske hav og de nordiske have er blevet overvejet – ikke kun én gang, men to gange, " siger den første forfatter, Dr. Walter Geibert, geokemiker ved Alfred Wegener Instituttet.

Thorium er fraværende i sedimenterne, så saltvand må have været fraværende

Deres fund er baseret på geologiske analyser af ti sedimentkerner fra forskellige dele af det arktiske hav, Framstrædet og de nordiske have. De stablede aflejringer afspejler klimahistorien fra tidligere glacialer. Når man undersøger og sammenligner sedimentregistreringerne, geoforskerne fandt ud af, at en vigtig indikator manglede, altid i de samme to intervaller. "I saltholdigt havvand, henfaldet af naturligt forekommende uran resulterer altid i produktionen af ​​isotopen thorium-230. Dette stof ophobes på havbunden, hvor det forbliver sporbart i meget lang tid på grund af dets halveringstid på 75, 000 år, " forklarer Walter Geibert.

Derfor, geologer bruger ofte denne thorium-isotop som et naturligt ur. "Her, dets gentagne og udbredte fravær er giveawayen, der afslører for os, hvad der skete. Ifølge vores viden, den eneste rimelige forklaring på dette mønster er, at det arktiske hav var fyldt med ferskvand to gange i sin yngre historie - i frossen og flydende form, " medforfatter og mikropalæontolog Dr. Jutta Wollenburg, også fra AWI, forklarer.

Et nyt billede af det arktiske hav

Hvordan kan et stort havbassin, forbundet af flere stræder med Nordatlanten og Stillehavet, blive helt frisk? "Et sådant scenarie kan opfattes, hvis vi indser, at i glaciale perioder, det globale havniveau var op til 130 m lavere end i dag, og ismasser i Arktis kan have begrænset havcirkulationen yderligere, " siger medforfatter professor Ruediger Stein, geolog ved AWI og MARUM.

Lavvandede forbindelser som Beringstrædet eller lyden af ​​det canadiske øhav var over havets overflade på det tidspunkt, fuldstændig afbryde forbindelsen til Stillehavet. I de nordiske have, store isbjerge eller iskapper, der strækker sig ud på havbunden, begrænsede udvekslingen af ​​vandmasser. Strømmen af ​​gletschere, isen smelter om sommeren, og floder, der dræner ud i det arktiske hav, blev ved med at levere store mængder ferskvand til systemet, mindst 1200 kubikkilometer om året. En del af denne mængde ville være blevet tvunget via det nordiske hav gennem de sparsomme snævre dybere forbindelser i Grønland-Skotlandsryggen ind i Nordatlanten, hindering saline water from penetrating further north. This resulted in the freshening of the Arctic Ocean.

"Once the mechanism of ice barriers failed, heavier saline water could fill the Arctic Ocean again, " Walter Geibert says. "We believe that it could then quickly displace the lighter freshwater, resulting in a sudden discharge of the accumulated amount of freshwater over the shallow southern boundary of the Nordic Seas, the Greenland-Scotland-Ridge, into the North Atlantic."

A concept that assumes that enormous amounts of freshwater were stored in the Arctic Ocean and available for rapid release would help understanding the connection between a range of past climate fluctuations. It would also offer an explanation for some apparent discrepancies between different ways of reconstructing past sea levels. "The remains of coral reefs have pointed to a somewhat higher sea level in certain cold periods than reconstructions from Antarctic ice cores, or reconstructions from the calcareous shells of small marine organisms, would suggest, " explains Walter Geibert. "If we now accept that freshwater may not only have been stored in solid form on land, but some of it also in liquid form in the ocean, the different sea level reconstructions agree better and we can reconcile the location of the coral reefs with calculations of the freshwater budget."

Freshwater release from the Arctic Ocean might also serve as an explanation for some abrupt climate change events during the last glacial period. During such events, temperatures in Greenland could rise by 8-10 degree centigrade within a few years, only returning to the original cold glacial temperatures over the course of hundreds or thousands of years. "We see an example here of a past Arctic climate tipping point of the Earth system. Now we need to investigate in more detail how these processes were interconnected, and evaluate how this new concept of the Arctic Ocean helps in closing further gaps in our knowledge, in particular in view of the risks of manmade climate change, " says Walter Geibert.