För tiotals miljoner år sedan var Ishavet en enorm sötvattensjö. En landbro skilde den från det salta Atlanten. Sedan, för cirka 35 miljoner år sedan, började den bron sjunka. Så småningom föll det så pass att Atlantens salta havsvatten kunde sippra ner i sjön. Men det hade inte varit klart exakt hur och när den där världens bästa sjö blev ett hav. Tills nu.
Grönland-Skottlandsryggen sträckte sig från Grönland (vänster i mitten) till landet strax nedanför Shetlandsöarna (nära botten) på denna karta över Arktis.PeterHermesFurian/iStockphoto
En ny analys beskriver förhållandena som gjorde att Atlantens vatten överväldigade den arktiska sjön och skapade världens nordligaste hav. Dess kalla, söderströmmande vatten byter nu ut sig med varmare, nordströmmande vatten från Atlanten. Idag är det det som driver Atlantens klimatdrivande strömmar.
Saker och ting var mycket annorlunda för 60 miljoner år sedan. Då sträckte sig en landremsa mellan Grönland och Skottland. Denna Grönland-Skottlandsrygg bildade en barriär som höll Atlantens salta vatten borta från det färskare vattnet i Arktis, förklarar Gregor Knorr. Knorr är klimatforskare vid Alfred Wegener Institute i Bremerhaven, Tyskland. Han arbetade på den nya studien, publicerad 5 juni i Nature Communications
.
Vid något tillfälle sjönk åsen tillräckligt långt för att låta de två vattenmassorna blandas. För att ta reda på när det var, körde Knorr och hans Alfred Wegener-kollegor datormodeller. Liksom tidsmaskiner återskapar eller förutsäger dessa datorprogram komplexa scenarier baserat på olika förhållanden. Modeller kan komprimera förändringar som tog miljontals år till bara veckor. Jordforskare jämför dem sedan som time-lapse-kamerabilder.
För att göra modellerna så exakta som möjligt kopplade Knorrs team in flera faktorer. Dessa inkluderade en rad koldioxid (CO2
) nivåer som är typiska för vad som skulle ha varit i atmosfären vid viktiga tidpunkter i det förflutna. Dessa CO2-värden varierade från 278 delar per miljon (ppm) — liknande värden precis före den industriella revolutionen (när människor började tillsätta massor av CO2 till luften) — till 840 ppm. Så högt är vad som skulle ha funnits i delar av eocentiden, för 56 miljoner till 33 miljoner år sedan.
Förklarare: Vad är en datormodell?
Länken mellan CO2 och salthalten är kraftfull, förklarar Knorr. Ju mer CO2 in atmosfären, desto varmare klimat. Ju varmare klimatet är, desto mer is smälter. Och ju mer is som smälter, desto mer sötvatten rinner ut i Ishavet. Det sänker i sin tur dess sälta.
Teamet satte sig för att simulera tidsperioden från 35 miljoner år sedan till 16 miljoner år sedan. Först delade de upp den tidsperioden i steg om 2 000 till 4 000 år. Sedan låter de sin modell återskapa alla dessa mindre tidsperioder på en gång, säger Knorr. De kunde inte göra det under hela 19-miljonersperioden eftersom det tog en superdator som kördes kontinuerligt så länge som fyra månader bara för att köra de mindre modellerna.
Tillsätt bara salt
Resultatet som kom fram från dessa modeller var kristallklart. För cirka 35 miljoner år sedan var det arktiska vattnet fortfarande färskt som en källdamm. Det var sant även om åsen redan var 30 meter (98 fot) under vattnet.
Berättelsen fortsätter under bilden.
Dessa bilder från modellen visar hur salthalten i Ishavet förändrades när Greenland Scotland Ridge (GSR) sjönk. Den blå färgen indikerar sötvatten. När åsen var 30 meter under ytan (övre till vänster) blockerade åsen totalt saltvatten från att nå Ishavet. På 50 meters höjd (övre till höger) började saltvatten strömma in, vilket framgår av förändringen till grönt och gult. När åsen sjönk 200 meter under ytan (nedre till höger) närmade sig ishavets salthalt den i Atlanten.Alfred Wegener Institute
Men inom de närmaste miljoner åren eller så sjönk åsen till 50 meter (164 fot) under ytan. Det var då saker och ting verkligen började förändras. Och här är varför. Sötvatten är mindre tätt än saltvatten. Så det kommer att flyta på något tätare, saltare vatten under det. Linjen mellan detta lager av färskt och saltvatten kallas en haloklin.
Med allt sötvatten som tillfördes Arktis från smältande is för omkring 35 miljoner år sedan, var haloklinen särskilt abrupt. Och det råkade vara cirka 50 meter (cirka 160 fot) djupt.
Så saltvattnet rann inte norrut förrän Greenland-Scotland Ridge sjönk under den haloklinen. Först när det hände kunde Atlantens täta saltvatten äntligen svepa in i Arktis.
Den “enkla effekten” – varmare saltvatten som strömmar norrut och kallt sötvatten som sprider sig söderut – förändrade för alltid Arktis och Atlanten. Tillsammans med att tillföra saltvatten och värme till Arktis, bidrog det också till att utlösa de stora strömmarna i Atlanten som finns idag. Dessa strömmar uppstår från skillnader i vattendensitet och temperatur.
Chiara Borelli är geolog vid University of Rochester i New York. Borelli var inte involverad i den nya studien. Hon har dock undersökt jordens klimat och hav under den tidsram som modelleras här. Borelli avslutar, studien passar väl in i den långsiktiga debatten om hur Grönland-Skottlandsryggen påverkade hav och klimat. Hon säger: “Detta lägger till en pusselbit till hur anslutningen började.”
Leave a Reply