Vulkaner i Sibirien kaster lys over Jordens historie

En nyligt afsluttet ekspedition til Sibirien skal gøres os klogere på de vulkanske processer, som sættes i forbindelse med kontinenternes opbrud. Forskningen i den højarktiske pladetektonik bidrager blandt andet til at kortlægge Jordens geologiske udvikling.

Et miljø, der er mere ugæstfrit end ishavet nord for det østlige Sibirien, skal man lede længe efter. Men en gruppe forskere har for nyligt trodset naturens forhindringer for at blive klogere på Jordens geologiske udvikling. Og paradoksalt nok tog forskerne til disse kolde egne for at blive klogere på fortidens glohede, vulkanske processer. (Foto: Christian Tegner)

Midt mellem spyende vulkaner går en rank dinosaurus rundt og strækker sin lange hals for at nippe de sørgelige, svitsede bladrester af træernes kroner. Vi skal mere end hundrede millioner år tilbage i tiden. Tilbage til dengang kontinenterne og verden, som vi kender den i dag, begyndte at tage sin spæde form.

For som så ofte før er svarene på nogle af vor tids mest interessante spørgsmål gemt i fortiden. Og vi skal ikke kun på en lang rejse i tid, men også en rejse over store geografiske afstande. Kompasset peger mod en af verdens koldeste egne: Ishavet nord for det østlige Sibirien.

Overraskende nok er det nemlig der, vi finder en væsentlig brik i puslespillet om, hvorfor Jorden ser ud som den gør, og hvilke processer der har formet den. Geolog Christian Tegner har for nyligt været på ekspedition i området for at undersøge nogle af de vulkanske processer, som kan føres tilbage til kontinenternes opbrud.

Jeanette Island ligger indhyllet i tåge i ishavet nord for Østsibirien. Og indtil for nyligt lå den også indhyllet i mystik. Men en forskningsekspedition til de ugæstfri De Long-øer har nu indsamlet prøver, som kan kaste lys over en af geologiens sidste hvide pletter på landkortet. (Foto: Christian Tegner)

Som en gryde kogende vand

Der er tale om grundforskning i ordets bogstaveligste forstand. Christian Tegner forsker nemlig i den grund, vi har under vores fødder; klippemateriale, som millioner af års geologiske processer har blotlagt på Jordens overflade.

"Formålet er at forstå, hvordan klippematerialet er blevet dannet, og hvilke dynamiske processer der har været involveret. For selvom vi føler, vi har fast grund under fødderne, så er Jorden i konstant dynamisk bevægelse på geologisk tidsskala. De høje temperaturer i den dybe Jord forårsager en varmestrøm mod overfladen,” forklarer Christian Tegner og uddyber, at denne komplicerede proces medfører konvektion, der fungerer som et indre omrøringssystem i Jordens kappe.

Det er det samme, der sker, når du koger vand hjemme på dit komfur: Varmen fra kogepladen varmer vandet i bunden af gryden op, og det får det varme vand til at bevæge sig op til overfladen og det kolde vand til at synke. En lignende cirkulation sker inde i Jorden over millioner af år.

”Hvis vi kunne tage titaniumhandsker på og stikke hænderne ind for at røre ved Jordens kappe, ville vi mærke, at den er meget varm, men hård som sten. For det er sten. Men på en geologisk tidsskala bevæger materialet sig faktisk plastisk - næsten ligesom, hvis det var modellervoks,” siger Christian Tegner.

Fjern afkrog gemmer på ny viden

Prøverne fra de vulkanske bjerge er blevet hentet i et hjørne af verden, som er så afsides og utilgængeligt, at tidligere ekspeditioner til området har slået fejl. Sammen med russiske og svenske forskere satte Christian Tegner nemlig kursen mod De Long-øerne – en gruppe ubeboede vulkanøer i den fjerneste afkrog af ishavet nord for det østlige Sibirien. 

”Den russiske isbryder Mikhail Somov sejlede os fra den sibiriske havneby Tiksi ud til øerne, hvor vi udførte feltarbejde i 14 dage. Når vi skulle helt ind til øernes kyst, fløj vi med en russisk MI8-helikopter, som jeg i starten tvivlede på i den hele taget kunne lette. De første gange, jeg satte mig ind i helikopteren, følte jeg lidt, det var med livet som indsats, men jeg endte med at have stor tillid til den. Helikopteren satte os af på isen rundt om øerne, og derfra kunne vi gå det sidste stykke ind til land,” fortæller Christian Tegner (til højre). (Foto: Christian Tegner)

På grund af De Long-øernes ugæstfrie natur med isdække, snestorme og isbjørne skal vi helt tilbage til 1930’erne, før der sidst var en geolog på den yderste af De Long-øerne, Jeanette Island. I 2011 forsøgte en gruppe tyske og russiske forskere at komme til øen, men de måtte give op. Denne gang lykkedes det dog endelig at nå destinationen, og forskerne havde god grund til at tage kampen op mod naturens udfordringer.

”Højarktis er ikke så velundersøgt, som mange andre regioner, når det gælder analyse af de geologiske og vulkanske processer. Og særligt området nord for Sibirien og Grønland er ukendt land for os. Det er et af de sidste store områder på vores jordklode, hvor vi ved meget lidt om den geologiske udvikling,” fortæller Christian Tegner. 

Foruden ekstreme temperaturudsving og havis er øerne præget af stejle skrænter, som gør dem svært fremkommelige. Med sig på ekspeditionen havde forskerne derfor to klatrere, som kunne hjælpe med at indsamle prøver fra de mest risikable steder. (Foto: Christian Tegner)

Kemi og mineraler fortæller historien

De indsamlede prøver skal nu igennem en såkaldt petrologisk og geokemisk analyse, som giver forskerne indsigt i, hvordan og hvornår det vulkanske materiale er blevet dannet.

”Vi starter med at lave et tyndslib, hvor vi skærer en 30 mikrometer tynd skive af stenen og gennemlyser den i mikroskopet, så vi kan se, hvad den består af. De forskellige mineralstrukturer i stenen afbøjer lyset forskelligt alt efter, hvilke mineraler der er tale om,” fortæller Christian Tegner.

Oplysningerne tegner sammen med analyse af hoved- og spor-grundstofsammensætningen et nuanceret billede af mineralernes og bjergarternes kemiske sammensætning, og på baggrund af den analyse kan forskerne finde ud af, hvordan bjergarterne er blevet dannet for millioner af år siden.

”For os er det samtidig et vindue til at sige noget om sammensætningen og de dynamiske processer i kappen omkring Jordens kerne, eftersom vi jo ikke har fysisk adgang til den,” fortæller Christian Tegner.

Derudover laver forskerne også isotopanalyser, der har til formål at bestemme bjergarternes alder. 

Vulkaner kan være skyld i masseuddøen

Aldersbestemmelsen bidrager også til undersøgelsen af, om der er en årsagssammenhæng mellem vulkanisme og globale, geologiske miljø- og klimaforandringer gennem Jordens historie. Tidsoptegnelserne over den vulkanske aktivitet kan nemlig sammenholdes med andre oversigter over udviklingen i Jordens miljø og biologi.

”Vi er for nyligt gået i gang med at undersøge samspillet mellem den dybe jord, vulkanisme og klimaet. De store vulkanske provinser, som findes over store dele af verden, er blevet dannet samtidig med nogle af de store begivenheder i Jordens geologiske historie – nemlig på de tidspunkter, hvor vi har oplevet masseuddøen blandt mange af Jordens dyrearter, eksempelvis dinosaurerne,” forklarer Christian Tegner.

Den vulkanisme, forskerne er i gang med at undersøge, er cirka 120 millioner år gammel, og de geologiske analyser tyder på, at vulkanisme kan have del i ansvaret for samtidige ændringer i Jordens miljø. CO2 spillede sandsynligvis også en nøglerolle i klimaforandringerne dengang, men udledningen tilbage i dyb geologisk tid kan ikke være menneskeskabte.

”I dag brænder vi fossile brændstoffer af ved at varme vores huse op og flyve til Gran Canaria og så videre, men for 120 millioner år siden var det vulkanerne, der brændte fossilt brændstof af. Vulkanerne kommer fra dybet og kan bevæge sig op gennem sedimentbassiner, hvor de reagerer med organisk materiale, som bliver frigivet. Denne proces udleder store mængder CO2 og metan,” forklarer Christian Tegner.

De vulkanudbrud, der fandt sted i den æra af Jordens historie, var meget kraftigere end den vulkanske aktivitet, vi ser i dag, og har helt grundlæggende påvirket livsbetingelserne på Jorden.

Denne artikel er bragt i RØMER, Nyhedsbrevet om natur- og teknisk videnskab fra Aarhus Universitet.

Tilmeld dig her og modtag gratis nyheder en gang om måneden.