Jäämeren menneisyys yllätti tutkijat: Jäämeri on ollut kahdesti iso kulhollinen makeaa vettä

Jäämeren pohjan fossiileilla on kerrottavaa myös nykypäivän ilmastonmuutoksen vastaiselle taistelulle.

Taiteilijan näkemys muinaisesta Jäämerestä satojen metrien jääkannen alla. Kuva: Martin Künsting / Alfred Wegener -instituutti

Pohjoinen jäämeri loiskuu Atlantin pohjoisenpuoleisena jatkeena, ja Beringinsalmen kautta Jäämerellä on yhteys myös Tyyneenmereen. Maapallon menneisyydessä jääkausi on pannut merien välit poikki yllättävin seurauksin.

Tällä hetkellä napajäät sulavat kiihtyvää vauhtia ja niiden sulamisvedet nostavat merien pintaa. Jääkausina kävi päinvastoin: kun vedestä tuli jäätä, merien pinnat laskivat.

Saksalaisten Alfred Wegener -instituutin (siirryt toiseen palveluun) ja Bremenin yliopiston tutkimina vuosituhansina Jäämeren pinta oli 130 metriä alempana kuin nykyään. Meren matalimmat kohdat Beringinsalmella ja Kanadan saarien välissä olivat kuivaa maata.

Tutkijat kuvailevatkin tuolloista Jäämerta valtavaksi vesikulhoksi, jonka kantena oli paksuimmillaan 900 metriä jäätä.

Jäämassojen lisäksi myös Grönlanti, Islanti ja muu Pohjois-Eurooppa sekä Siperia olivat kulhon reunoja, kertoo Nature-lehdessä (siirryt toiseen palveluun) julkaistu tutkimus.

Tutkijoita yllättänein tulos oli kulhon vesi: se ei ollut suolaista merivettä vaan makeaa kuin järvessä.

Syynä oli se, että jäätiköiltä valunut sulavesi ja jokien tuomiset täyttivät Jäämerta, eivätkä Atlantin vaihtovedet mahtuneet suolaamaan sitä Pohjanmeren ainoasta kapeaksi käyneestä aukosta.

Tutkijoiden laskelman mukaan Jäämeren makeutumiseen täysin meni ehkä kahdeksantuhatta vuotta.

Pohjoisen jäämeren vesi on edelleen vähemmän suolaista kuin muissa valtamerissä, koska joista ja sulavista jäistä tulee yhä paljon makeaa vettä ja yhteys muihin meriin on rajallinen. Lisäksi haihdunta Jäämerestä on pienempää kuin muista meristä. Kuva: Tomas Griger / Nasa / AOP

Tutkimuksen tulokset mullistavat vakiintunutta käsitystä siitä, millainen Jäämeri oli jääkautisissa ilmasto-oloissa, sanoo tutkimusartikkelin pääkirjoittaja geokemisti Walter Geibert.

– Tietääksemme kukaan ei ole koskaan aiemmin arvioinut, että pohjoisen vedet muuttuivat makeiksi. Eikä se tapahtunut vain kerran, vaan kahdesti, Geibert sanoo.

Ensimmäinen kerta oli 130 000–150 000 vuotta sitten, ja toisesta on 60 000–70 000 vuotta.

Todisteet kairattiin merenpohjasta

Valtavat jäämassat painoivat ja raapivat maa-alueille geologiset jälkensä, mutta Jäämeren kelluvasta kannesta ei ole muistoja, joiden perusteella voitaisiin tehdä johtopäätöksiä menneisyydestä.

Geibert kollegoineen etsi todisteita Jäämeren pohjan sedimenteistä. Kairaamalla saaduista näytteistä on luettavissa, millaisissa olosuhteissa kerrokset aikoinaan muodostuivat.

Kaksi kerrosta erosi muista. Molemmista puuttui jotakin olennaista: toriumin isotooppi, jossa näkyy suolaveden vaikutus.

Torium on skandinaavien ukkosen jumalalta Torilta nimensä saanut radioaktiivinen alkuaine. Sen isotoopin, torium-230:n, pitkä puoliintumisaika on geologeille usein oivallinen mittatikku. Puoliintuminen kestää 75 000 vuotta.

Kaaviokuva näyttää, miltä Jäämeren kulho näytti, miten se täyttyi ja miten se tyhjeni, kun jääkansi suli. Kuva: Martin Künsting / Alfred Wegener -instituutti

Kun jääkulhon reunat pettivät ilmaston lauhtuessa, suolaisen veden hulahdus Jäämereen tapahtui hyvin nopeasti, Geibert sanoo. Suolaveden syrjäyttämä makea vesi puolestaan loiskahteli vastakkaiseen suuntaan.

Siinä saattaa olla selitys lämpötilan vaihteluihin ja merenpinnan eroavaisuuksiin, jotka ovat hämmentäneet tiedeyhteisöä.

Koralliriuttojen jäänteiden perusteella merenpinta oli välillä korkeammalla kuin Jäämeren jääydinnäytteistä tai pienten merieliöiden kalkkikuorien fossiileista tehdyt mallit antaisivat olettaa.

Grönlannin lämpötilat puolestaan saattoivat hypähtää kymmenenkin astetta muutamassa vuodessa ja viiletä sitten hitaasti ennalleen.

– Siellä oltiin silloisen arktisen ilmaston keikahtamispisteessä. Meidän täytyy tutkia yksityiskohtaisemmin, miten nuo prosessit liittyivät yhteen ja arvioida uusien tietojen merkitystä etenkin nykyiselle ihmisten aiheuttamalle ilmastonmuutokselle, sanoo Geibert.

Maakannaksesta jäi vain Islanti

Alfred Wegener -instituutin (siirryt toiseen palveluun) tutkijat tulivat joitakin vuosia sitten myös siihen tulokseen, että Jäämeri oli jo paljon aiemminkin ollut makeavetinen, vaikka maapallolla ei ollut jäätä kuin korkeintaan nimeksi.

Nature Communications -lehdessä julkaistu tutkimus antaa uutta tietoa siitä, miten lämpötila- ja suolaisuuseroista johtuva Pohjois-Atlantin merivesien kiertoliike alkoi luovuttaa ilmaan lämpöenergiaa myös Suomen eduksi.

Pohjoiseen jäämereen virtaa joka vuosi kolme biljoonaa kolmesataa miljardia kuutiometriä makeaa vettä. Sitä oli oletettavasti vielä enemmän hyvin lämpimällä ja kostealla eoseenikaudella, 34–56 miljoonaa vuotta sitten, sateisina jaksoina jopa kaksinkertaisesti nykymäärä.

Makeaa vettä pidätteli Jäämeressä Skotlannin ja Grönlannin välinen maakannas, joka esti yhteyden Atlanttiin. Tutkijoiden simulaatiossa kannas upotettiin vähitellen 200 metrin syvyyteen. Maankuoren liikkumisen aiheuttama uppoaminen vei todellisuudessa miljoonia vuosia.

Vaikka kannaksen päällä loiskuivat jo valtavat vesimassat, simulaatio ei osoittanut vesikerroksissa ratkaisevaa liikettä. Vasta kun syvyyttä oli 50 metriä, alueelle syntyi meille niin suotuisa vesien kiertoliike.

Nykyisin kannas on puolen kilometrin syvyydessä; muistona pinnalla on vain Islanti.

Eri mieltä fossiileista

Ilmastomallin lisäksi apuna olivat tuossakin tutkimuksessa merenpohjan sedimenttinäytteet. Niiden perusteella myös useissa muissa tutkimuksissa on tultu siihen tulokseen, että Jäämeri oli eoseenikaudella ainakin pintavesiltään kauttaaltaan makea.

Scientific Reports (siirryt toiseen palveluun) -lehdessä toissa vuonna julkaistu kanadalaistutkimus haastaa tämän käsityksen. Kanadan geologisen tutkimuslaitoksen tutkijoiden mukaan näytteet ovat liian pieneltä alueelta, jotta niistä voisi vetää johtopäätöksiä koko merestä.

Sedimentin fossiilit olivat Azolla-suvun saniaisia, jotka eläessään kelluivat mattoina meren pinnalla. Suolaisessa vedessä ne eivät olisi viihtyneet.

Tutkimusnäytteet ovat olleet peräisin Lomonosovin harjanteelta, joka nousi eoseenikaudella erottamaan Jäämeren Euraasian altaan Ameraasian altaasta. Harjanteen päällä oli pitkään hyvin vähän vettä, ehkä ei ollenkaan.

Kanadalastutkimuksen näytteet sen sijaan ovat Beaufort-Mackenzien altaasta Kanadan rannikolta eli Euraasian allasta isommasta Ameraasian altaasta.

Sieltäkin löytyi muistoja azolloista eli limaskasaniaisista, mutta tutkijat päättelivät fossiilien määristä, etteivät azollat rehottaneet merenpinnalla siinä laajuudessa kuin on oletettu.

Heidän hypoteesinsa on, että eoseenikauden meriä oli tavallaan kaksi, Euroopan ja Pohjois-Amerikan puoleinen, valtaosin makea ja ainakin keskiosaltaan täysin suolainen.

Limaskasaniaisia käytetään joskus akvaariokasveina. Alan harrastajat varoittelevat tosiaan samasta ominaisuudesta, joka oli eoseenikaudella maapallon etu: limaska on hyvin nopea valtaamaan koko vedenpinnan. Kuva: AOP

Kun eoseenikausi oli kuumimmillaan, maapallon keskilämpötila oli jopa lähes 15 astetta korkeampi kuin nyt. Arktisilla alueilla oli sademetsiä, alligaattoreita ja jättiläiskilpikonnia. Vertailun vuoksi: Suomen keskilämpötila oli viime vuonna 4,8 astetta. Se oli mittaushistorian aikana selvästi lämpimin vuosi.

Limaskasaniaisilla on arvioitu olleen ratkaiseva rooli siinä, miten maapallon kasvihuoneilmasto aikoinaan viileni. Ne olivat pieniä, mutta niitä oli paljon. Kuoltuaan ne veivät nappaamansa hiilidioksidin mukanaan merenpohjaan, jonka hapettomiin kerroksiin se varastoitui.

Valtateorian mukaan ne poistivat ilmakehän erittäin korkeasta hilidioksipitoisuudesta miljoonassa vuodessa yli 40 prosenttia. Ellei limaskasaniaisia ollutkaan Jäämerellä niin paljon kuin on oletettu, niiden merkitys hiilinieluna ei katoa mutta kutistuu.

Siinä tapauksessa eoseenikauden kasvihuoneolojen viilenemiselle täytyy olla muita selityksiä. Niillä puolestaan voi olla merkitystä ilmastomalleille tämän päivän ilmastonmuutoksen vastaisessa taistelussa.

Korjattu 16.2.: Maapallon keskilämpötila eosiinikauden kuumimmassa vaiheessa ei ollut 15 astetta vaan jopa lähes 15 astetta korkeampi kuin nyt.

Lue myös: