og løsningen på et istidsproblem En ny metode har gjort det mulig å kartlegge historien om hvordan siste istids bre forsvant

Transkript

1 En fjelltur og løsningen på et istidsproblem En ny metode har gjort det mulig å kartlegge historien om hvordan siste istids bre forsvant fra Hardangerfjorden. Det gikk fortere enn det nesten er mulig å forestille seg. Foto: NASA/M. Studinger Hardangerfjorden for nesten år siden Tracy Gletscher på Nord-Grønland. I forgrunnen ser vi den nesten 50 m høye kalvningsfronten, mens sjøen utenfor er helt dekket av små og store isfjell. Omtrent slik så Hardangerfjorden ut for år siden i yngre dryas før isbreen trakk seg tilbake og fjorden ble isfri som et resultat av mildere klima. 18 GEO November 2013

2 TEKST: Jan Mangerud og John Inge Svendsen, Institutt for geovitenskap, Universitetet i Bergen Vi er privilegerte. Det er jobben vår å gå tur i fjellet i alle fall av og til. Og vi skal ikke bare nyte den vakre naturen. Vi har spennende utfordringer, der vi ønsker å finne ut hva fjellet har erfart. Ikke hele den lange historien, bare en liten flik av hva det har opplevd på sine gamle dager, de siste år. Fire geologer skal til Nordlifjell i dag. Gjennom bratte lier og fjellsider klatrer vi 972 m opp fra Hardangerfjorden. Det er ikke det høyeste fjellet i området. Melderskin kneiser for eksempel 1426 m o.h. over Baroniet i Rosendal. Murbygningen med den store haven er det eneste baroniet i Norge, og en perle av skjønnhet og stolthet i det norske fjordlandskapet. De fleste har vel erfart at det største ikke alltid er best, og for oss er Nordlifjell i dag mer spennende enn de høyere toppene. Nordlifjell bærer nemlig tydelige merker etter en tidligere mektig nabo, en tykk isbre som fylte den 1000 m dype Hardanger fjorden og avsatte en flere km lang side morene like under toppen av Nordlifjell. Ryggene i Nordlifjell-morenen er ikke så høye, neppe over tre meter, men de utgjør et tydelig belte, og det er en skarp grense mellom morenedekket og det praktisk talt nakne fjellet ovenfor. ELDRE TOLKNINGER OG NY KRITIKK Bjørn Follestad oppdaget denne morenen under kartlegging for hovedopp gaven sin i 1970, og han korrelerte den med Halsnøymorenen (se foto) nær munningen av Hardangerfjorden. Dette er en svær endemorene, og morenejorda gjør Halsnøy til den grønne øya i fjorden. Hvis denne korrelasjonen var riktig, skulle sidemorenen på Nordlifjell være fra yngre dryas, en periode som varte fra til år siden, og var det siste virkelig kalde sprell under istiden. Vi hadde nemlig allerede korrelert Halsnøy nordover til Herdlamorenen som var godt datert til yngre dryas. Dette ble stående som en geologisk sannhet i 25 år. Men fra 1990-årene kom det flere hovedoppgaver, dr. avhandlinger og vitenskapelige artikler som kritiserte disse tolkningene og mente de var gale. Først og fremst ble det hevdet at yngre dryas-morenen måtte ligge innerst i Hardangerfjorden, men også korrelasjonen av sidemorenen på Nordlifjell med Halsnøymorenen ble betvilt, og det ble Kartografi: Eva Bjørseth Den svarte linjen viser yngre dryas-morenen med de to grønne øyene Herdla (He) og Halsnøy (H). Den hvite linjen viser Eidfjord-Osa morenen. E Eidfjord, H Hardangerjøkulen, F Folgefonna, R Rosendal og B Bømlo. foreslått at Nordlifjell-morenen kanskje var fra siste istids maksimum. Derfor måtte den korreleres med morener langt ute på kontinentalsokkelen. Vi holdt på den gamle tolkningen (Mangerud 2000), ikke for å forsvare våre meninger, men fordi vi mente observasjonene i favør av yngre dryas alder på Halsnøymorenen var solide, og at de aldri ble falsifisert. Det er vitenskapens styrke at gale hypoteser blir falsifisert, om ikke i dag, så en gang i framtiden. Testing av hypoteser er vitenskapens vei. Det er bortkastete krefter å forsøke å forsvare sin hypotese hvis observasjonene peker en annen vei. Jeg skal ikke her bruke plass til å forklare argumentene, men i en artikkel er det klart vist at Halsnøymorenen er av yngre dryas alder, og det er nå generelt akseptert (Lohne et al., 2000). På Follestads tid fantes det ingen måte å datere en slik sidemorene som på Nordlifjell, men i 1980-årene utviklet amerikanske forskere en fantastisk metode hvor det er mulig å finne tiden da en stein smeltet ut av breen. Metoden er senere utviklet og er nå i jevnlig bruk. Denne ville vi nå bruke på Nordlifjell. FJELLTUR FOR Å TESTE HYPOTESEN Vi kom til Rosendal en kveld og overnattet på det som kalles avlsgården og som eies av Baroniet. Finere folk, som Leif Ove Andsnes og Herborg Kråkevik, får bo på Baroniet, men uflidde geologer passer vel ikke i baronens seng enda vi vel ikke var verre enn Jeppe, og han fikk jo ifølge Ludvig Holberg ligge i baronens seng. Vi er en gjeng forskere fra Universitetet i Bergen. Eldstemann har tittel av professor emeritus det skulle vel imponere Jeppe? Men det blir jo kjedeligere når tittelen på godt norsk betyr pensjonert professor. I sosial demokratiske Norge burde han vel strengt tatt ikke arbeide. Men etter å ha gravd i istidens historie gjennom et helt GEO November

3 Foto: Frode Leikvoll Halsnøy sett fra luften mot sørøst. Alle de dyrkete områdene ligger på en endemorene fra yngre dryas, også på fastlandet i bakgrunnen. Breen kom fra venstre i bildet. menneskeliv så forsvinner jo ikke nysgjerrigheten om en runder 70 år, ikke ved 75 heller, for den saks skyld. Vi likte det vår gamle student Hans Chr. Rønnevik sa, da han flere år etter at han var pensjonert fra Statoil var hjernen bak det gigantiske oljefunnet Johan Sverdrup: Gamle sauer kan også tenke. De andre turkameratene er John Inge Svendsen som er ordentlig professor i kvartærgeologi, Richard Gyllencreutz som har dr. grad fra Stockholms Universitet og nå arbeider ved instituttet i Bergen, og sistemann Brent Goering, som har dr. grad fra Columbia Universitetet i New York og er den som skal gjøre laboratorieanalysene av prøvene. Det er flere stier opp til Nordlifjell, men i dag vil vi ta den korteste, for vi vet ikke hvor lenge vi må lete for å finne gode prøver. Vi hadde allerede kontaktet turistkontoret i Rosendal og fått leie båt til å ro over Myrdalsvatnet og hjelp til å få låne nøkkelen til veien inn dit av grunneierne. Det er tydelig sti opp gjennom bjørkeskogen, men så bratt at svetten renner. Men toppturer gir belønning: en fantastisk utsikt over fjellheimen innover langs Hardangerfjorden den ene veien, og like ut i havet mot vest den andre veien. HVA ER EKSPONERINGSDATERING? Vi begynte å finne kandidater til prøvene våre. Det tar tid å slå løs hver enkelt prøve, og vi ønsker de beste. Derfor leter vi omkring og merker oss gode steiner før vi bestemmer oss for hvilke vi skal ta. Metoden vi skal bruke kalles eksponeringsdatering, fordi vi daterer hvor lenge en stein har vært eksponert for kosmisk stråling. Vi vil finne steiner som først ble eksponert da de smeltet fram av isbreen, og som senere har vært kontinuerlig eksponert. Forenklet kan metoden forklares slik: Jorda bombarderes av en jevn strøm av kosmisk stråling. Noe absorberes i atmos færen, ved at strålingen treffer molekyler, så intensiteten avtar nedover gjennom atmosfæren. Våre resultater må derfor korrigeres for høyden. Deler av den kosmiske strålingen påvirkes også av Jordas magnetfelt, noe som gjør at mer stråling slipper gjennom atmosfæren på høye breddegrader. Hovedpoenget med metoden er imidlertid at kosmisk stråling ikke bare treffer fjelloverflaten, men den trenger 2-3 m ned i steinen. Det meste av strålingen blir imidlertid brukt opp gjennom de øverste deler av steinen, så vi tar prøver bare av de øverste 2-3 cm. Når strålingen treffer kvarts, som er et vanlig mineral i mange bergarter, så skytes det bort både protoner og neutroner fra oksygenatomet 16 O, og det dannes et beryllium atom 10 Be. Vi kan si at vår tidtakingsklokke starter når en stein smelter fram av isbreen, for da starter produksjonen av 10 Be. Så er det bare å bestemme mengden 10 Be i steinen for å finne hvor lenge det er siden den smeltet ut av breen. Det høres enkelt ut, men laboratorieprosedyrene er både lange og dyre fordi det er så ørsmå mengder 10 Be det er snakk om. Vi må jo også vite hvor mye 10 Be som produseres per år. FEILKILDER OG STRATEGI FOR Å TA PRØVER Det er to feilkilder vi vil nevne her. Den første gir for unge aldre, og kan skyldes at steinen har rullet rundt, at en bit av steinen har brukket av, eller at steinen i en lang periode

4 Foto: Jan Mangerud Vi tar prøve for eksponeringsdatering på sidemorenen på Nordlifjell, med Hardangerfjorden nesten 1000 m under oss. var dekket av morene som senere er vasket bort. I disse tilfellene har altså dagens toppflate på steinen ikke vært eksponert hele tiden, og det blir for lite 10 Be. Det ser ikke ut som dette er et problem for noen av våre prøver. Den andre feilkilden ser vi derimot spor av, nemlig at steinen har «arvet» 10 Be fra en tidligere eksponering og derved gir for høy alder. Vi forsøker å finne blokker som er mer enn to meter høye, og håper på at disse er snudd under transporten i breen slik at den siden som eventuelt har en arv med 10 Be ikke vender opp. Vi daterer derfor fem blokker fra sidemorenen, både for å avsløre om en eller flere har en arv eller er alt for ung, og for å beregne middel av de gode prøvene, og derved få mer presis alder enn én enkelt måling kan gi. Vi samlet også fem blokker tatt på fjellet like ovenfor morenen, og forventet at disse skulle være betydelig eldre, fordi breen smeltet langt innover Hardangerfjorden i den milde allerødperioden, før den vokste fram (og opp) til sidemorenen langs Nordlifjell i yngre dryas. SVARET KOMMER Fire av prøvene fra sidemorenen ga om lag samme alder, i gjennomsnitt ± 630 år, altså slutten av yngre dryas, slik Follestad hadde antatt (Mangerud et al., 2013). For ytterligere å prøve samtidigheten med Halsnøymorenen, så daterte vi også blokker på denne. På selve Halsnøy fikk vi nesten identisk alder som gjennomsnitt for fem blokker, nemlig ± 460, mens vi fikk tidlig yngre dryas alder for blokker på morenen inne på fastlandet, ± 450. Grafikk: Eva Bjørseth Lengdeprofi l av Hardangerfjordbreen under yngre dryas. Utenfor breen viser beige farge et skjematisk profi l av fjellene ut til kysten. Likevektslinjen, altså grensen mellom området med årlig akkumulasjon av snø og området med overskudd av smelting, lå den gang 630 m lavere enn i dag. GEO November

5 Grafikk: Eva Bjørseth I dette lengdeprofilet av Hardangerfjorden har vi fjernet de opptil 200 m tykke postglasiale sedimentene, og vi ser at fjorden da er mer enn 1000 m dyp. Fra Halsnøymorenen er vist profilet av yngre dryas-breen, og like innenfor (stiplet) hvordan profilet ble etter at breen hadde kalvet noe innover. Helt innerst i fjorden er profilet av den bratte dalbreen til Eidfjord. Over profilet er alle eksponeringsdateringene plottet på en tidsskala. Et større diamantmerke gir midlet for hver gruppe. Alle aldre er vist med ± 1 standardavvik. Vi har her oppgitt feilgrensene med ± et standardavvik (som betyr at det er 67% sannsynlighet for at riktig alder er innen det intervallet), og vi ser da at det er ingen reell aldersforskjell på disse prøvene. Prøvene vi tok bare noen få meter over sidemorenen på Nordlifjell ga derimot om lag 2500 år høyere alder enn de på morenen, nemlig et middel på år for de fem blokkene. Dette stemmer med Mangeruds rekonstruksjon med brefronten langt inne i fjorden i den milde allerød-perioden, før den vokste fram til Halsnøy- og Nordlifjellmorenene i yngre dryas tiden. Som nevnt ga fire blokker fra sidemorenen nesten lik alder. Den siste var derimot betydelig eldre med lignende alder som blokkene på fjellet ovenfor morenen. Den enkleste forklaringen blir at denne blokken ble avsatt nede i fjellsiden, samtidig med blokkene på fjelltoppen. Da breen vokste tok den blokken med seg og avsatte den på morenen, åpenbart med samme side opp som tidligere. Blokken hadde altså en arv på et par tusen år før den ble avsatt på sidemorenen. I ettertid kan vi si at fjellturen var vellykket. Prøvene egnet seg for metoden, og vi fikk entydige resultater som brakte kunnskapen et langt skritt framover. Men vi gjorde mer. Vi daterte prøver fra Bømlo i munningen av Hardangerfjorden, og fant at den ble isfri for nesten år siden. Vi daterte også Eidfjord-Osa helt innerst i fjorden. Der ble det isfritt for ± 100 år siden. HARDANGERFJORDBREEN FORSVANT RASKT Hardangerfjordbreen var mer enn 2000 m tykk da Nordlifjell-morenen ble avsatt i slutten av yngre dryas. Interessant nok er profilet av breen nesten identisk med profilet av Jakobshavn Isbræ på Grønland, som er den breen i verden som beveger seg fortest, og som en frykter skal minke raskt og gi tilsvarende havnivåstigning. Kanskje kan vi lære noe ved å se hvor raskt Hardangerfjordbreen forsvant ved den store og raske klimaforbedringen fra yngre dryas til holocen. Faktisk ble det da på noen tiår så varmt at hvis isen kunne forsvinne i takt med klimaet, så burde hele Hardangerfjorden vært isfri på noen tiår. Men å smelte og kalve is tar tid. Hardangerfjordbreen smeltet og kalvet tilbake de 120 km fra Halsnøy til Eidfjord på 500 ± 140 år. Det betyr at den mektige brefronten trakk seg tilbake 240 ± 70 m i året. Det skulle vært spennende og vært der og sett de svære isfjellene som brakk av og seilte majestetisk ut fjorden. Steinaldermenneskene var allerede kommet til Bømlo, så de så isfjellene, men vi vet jo ikke om de syntes dette var spennende, enda folk vel var like nysgjerrige, da som nå. MORENEN PÅ GOOGLE EARTH Hvis du vil se morenen, uten å følge vår tur til toppen, så er den tydelig på Google Earth, for eksempel ved 60,0511 N, 06, 071 E. Vi geologer synes 240 m i året er veldig raskt, og faktisk gikk det enda fortere i Sogne fjorden, for der trakk brefronten seg tilbake 340 m i året. De fleste andre fjordbreer som er studert i verden har trukket seg tilbake betydelig saktere. Men i et menneskelig perspektiv er jo 500 år lang tid. Kanskje betyr det at breene på Grønland vil trekke seg tilbake saktere enn den globale oppvarming skulle tilsi, og at problemene med havnivåhevning flyttes til senere generasjoner. Referanser Lohne, Ø. S., Mangerud, J., and Svendsen, J. I. (2012). Timing of the younger dryas glacial maximum in western Norway. Journal of Quaternary Science 27, Mangerud, J. (2000). Was Hardangerfjorden, western Norway, glaciated during the Younger Dryas? Norsk Geologisk Tidsskrift 80, Mangerud, J., Goehring, B. M., Lohne, Ø. S., Svendsen, J. I., and Gyllencreutz, R. (2013). Collapse of marine-based outlet glaciers from the Scandinavian Ice Sheet. Quaternary Science Reviews 67, GEO November