Tidslinje for jordens historie

Globalt tyveri: Geologer har mistet en milliard år

Sporene af den måske vigtigste periode i livets historie er blevet fjernet fra Jordens overflade. I over 150 år har forbrydelsen været uopklaret, men nu er forskerne tæt på at fange gerningsmanden.

Sporene af den måske vigtigste periode i livets historie er blevet fjernet fra Jordens overflade. I over 150 år har forbrydelsen været uopklaret, men nu er forskerne tæt på at fange gerningsmanden.

Shutterstock & Claus Lunau

Geologen John Wesley Powell spejder op mod klippeskrænterne, der rejser sig på begge sider af floden. Han kan se, at noget er galt med de tårnhøje klipper.

Året er 1869, og Powell er taget på ekspedition i de uudforskede egne af det sydvestlige USA.

Sammen med ni andre mænd sejler han på den livsfarlige Coloradoflod for at undersøge og kortlægge den amerikanske vildmark. I løbet af den tre måneder lange rejse vil fire af mændene forlade ekspeditionen af frygt for deres liv. Men Powell fortsætter ufortrødent. Han er på sporet af noget stort.

John Wesley Powell

John Wesley Powell drog i 1869 ud for at kortlægge det dengang uudforskede landskab langs floderne Green og Colorado River i USA.

© Granger/Ritzau Scanpix

Floden har ført ham ind i den enorme kløft Grand Canyon, og her kan han tydeligt se de enkelte lag i klipperne. Lagene består af sand, ler og kalk, som siden planetens ungdom har lagt sig oven på hinanden og blandt andet lagret resterne af klodens liv gennem hundreder af millioner år.

Men klippernes arkiv over Jordens historie er langtfra komplet. Powell har netop opdaget, at en stor bid mangler.

Over en milliard år er forsvundet – heriblandt tiden, hvor klodens første dyr opstod.

I dag, over 150 år senere, ved forskerne, at Powells opdagelse kan genfindes på hvert eneste kontinent, og at hans manglende bid udgør over en milliard år af vores planets historie – perioden fra for ca. 1,8 til 0,6 milliarder år siden.

Men hvordan er Jorden blevet berøvet for en milliard år? Forskerne har jagtet forklaringen bag det globale geologiske tyveri siden Powells tid. Først nu er de ved at afsløre gerningsmanden.

Hele kloden blev berøvet

Powells opdagelse var et resultat af hans skarpe blik.

Under normale omstændigheder bliver klippelag dannet kontinuerligt oven på hinanden, efterhånden som sand, ler og kalk lægger sig. De enkelte lag kommer til at ligge stort set parallelt som lagene i en lagkage. Efterfølgende kan lagene blive tippet på skrå på grund af undergrundens bevægelse, men de ligger stadig parallelt med hinanden.

I Grand Canyon lå de nederste klippelag kraftigt på skrå, og de øverste helt vandret. Og i stedet for en glidende overgang med mere eller mindre parallelle lag hele vejen op var overgangen brat. Det var netop det, som sprang Powell i øjnene.

Sedimentlag

Klippelagenes forsvinden er tydelig i Grand Canyon. Nederst ligger de over en milliard år gamle lag på skrå, og ovenpå hviler de langt yngre, vandrette lag.

© Tom Bean/Alamy/ImageSelect

Den glidende overgang mellem bunden og toppen burde have bestået af flere hundrede meters klippelag dannet over millioner af år. Men alt dette var væk.

Powell kaldte fænomenet for den store diskordans – dvs. den store uoverensstemmelse. Siden har geologer dateret lagene og fastslået, at skrænterne nogle steder mangler klipper fra 175 millioner år af Jordens historie, mens de andre steder mangler hele 1,6 milliarder år.

Hvad Powell ikke vidste, var, at uoverensstemmelsen var et globalt fænomen. Kun ganske få steder har geologer fundet rester af de forsvundne år og dermed en af klodens mest enestående begivenheder – oprindelsen af de første dyr.

Fortidsdyr
© Shutterstock

Rester afslører vigtige milepæle

Over en milliard år – perioden fra for 1,8 til 0,6 milliarder år siden – er blevet revet ud af klodens historiebog. Men geologer har fundet nogle spredte rester, som glimtvis fortæller om de manglende år.

1630 mio. år siden: Meteor knuser Australien

Det 30 kilometer brede Shoemakerkrater i Vestaustralien er et af de eneste meteorkratere fra perioden, som har overlevet frem til i dag. Krateret viser, at en meteor på en meters bredde ramte Jorden for 1,6 milliarder år siden.

Meteor
© Shutterstock

1500 mio. år siden: Svampe går solo

Klodens op mod 3,8 mio. nulevende arter af svampe blev længe anset for planter, men de er tættere beslægtet med os. Dna-analyser viser, at svampene og dyrenes udviklingslinjer skiltes for omkring 1,5 milliarder år siden.

Svampe closeup
© Shutterstock

1100 mio. år siden: Boble koger USA

For ca. 1,1 mia. år siden var Nordamerika ved at knække på midten. Årsagen var en boble af glohed magma, der kogte kontinentet fra undersiden. Resterne af de såkaldte magmakanaler kan stadig ses i dag.

Magma
© Justinreznick/Getty Images

890 mio. år siden: De første dyr opstår

Klodens første dyr dukkede uden tvivl op i denne periode, men præcis hvornår er en gåde. Dna-analyser og enkelte fossiler viser, at det skete for 650-890 millioner år siden, og at de første dyr måske lignede nutidens havsvampe.

Havsvampe
© Shutterstock

Hullet i klippelagene er synligt på alle kontinenter, også det europæiske. Her kan undersiden af Powells diskordans blandt andet ses på det helt flade og nedslidte grundfjeld, der dækker store dele af Sverige, Finland, Norge og det nordvestlige Rusland.

Og alle steder er det nogenlunde den samme periode, der er forsvundet – en periode, der begynder for mellem 2 og 1,5 milliarder år siden og slutter for omkring 600-550 millioner år siden.

Konsekvensen er, at forskerne ved meget lidt om, hvad der skete på Jorden i næsten en fjerdedel af planetens historie.

Stædig kæmpe blev slidt ned

På globalt plan er mængden af manglende klippe næsten ubegribelig stor, og derfor må processen, der fik klippen til at forsvinde, have strakt sig over et meget langt tidsrum. Forskerne har derfor ledt efter en gerningsmand, der har eksisteret i hundreder af millioner år.

Kloden ændrer sig konstant på grund af sin tektoniske aktivitet. Nye oceaner og bjergkæder dannes hele tiden, og kun få geologiske skabninger får lov til at overleve i længere perioder.

Alligevel er det lykkedes forskerne at finde flere kandidater, som både var til stede på det rette tidspunkt og havde rigelig med tid til at udføre klippetyveriet.

Efterhånden som geologerne samlede flere og flere beviser, dukkede uregelmæssighederne op.

En af de mulige gerningsmænd er superkontinentet Nuna – også kaldet Columbia. Geologerne ved stadig kun lidt om Nuna, men det enorme kontinent blev formentlig dannet for 1,8 milliarder år siden og eksisterede i mindst en halv milliard år, hvilket er dobbelt så længe som andre superkontinenter i Jordens historie.

Nunas lange levetid betød, at hele klodens landoverflade lå nogenlunde stille og uforandret hen længe nok til, at vind og vejr kunne slibe den ensartet ned. Resultatet ville være, at enorme mængder klipper forsvandt overalt.

Teorien så først fornuftig ud; blandt andet passer tidspunktet for Nunas fødsel næsten perfekt med begyndelsen på Powells diskordans ved Coloradofloden. Men efterhånden som geologerne samlede flere og flere beviser, dukkede uregelmæssighederne op.

En kinesisk undersøgelse fra 2019 viste for eksempel, at nedbrydningen af klippe i Kina begyndte, efter at Nuna var gået fra hinanden.

Bulldozer pulveriserede Jorden

Problemerne med Nuna-teorien har fået forskerne til at se sig om efter en anden gerningsmand. Deres opmærksomhed er blandt andet faldet på en kraftkarl, der potentielt kan fjerne tonsvis af klippe fra hele planeten på rekordtid: en global istid.

Is i form af gletsjere er så tykt og tungt, at det flyder som en sej masse og kvaser alt, hvad det møder på sin vej. Under den seneste istid, som sluttede for 11.700 år siden, bulldozede isen blandt andet klipperne i det nordlige Skandinavien og førte det nedbrudte materiale sydpå, hvor det i dag udgør jordoverfladen i Danmark og det sydligste Sverige.

Under en global istid er stort set hele klodens landjord dækket af gletsjere, mens havene er dækket af havis.

Kloden har oplevet flere globale istider, men særligt en af dem – den sturtiske istid, som begyndte for 717 millioner år siden – har vakt forskernes interesse. Isen dengang var så omfattende, at halvdelen af alt vandet på Jorden i perioder var i frossen form.

Isen dækkede dog næppe hele planeten hele tiden. I stedet svingede klimaet mellem kolde og lidt mildere perioder, men først for godt 660 millioner år siden tøede isen helt op.

Gletsjerne bulldozede sig med andre ord hen over landet i over 55 millioner år og har dermed haft tid nok til at skabe Powells diskordans.

Ifølge den amerikanske geolog C. Brenhin Keller er istiden den skyldige. Han mener, at den sturtiske istid i snit fjernede 1,6 kilometer af kontinenternes overflade ved at skubbe dem i havet. Og i 2018 satte han sig sammen med et hold kolleger for at finde resterne af de gamle klipper.

Forskerne finder tyvens spor

I klodens oceaner dannes der konstant ny havbund, når magma fra Jordens indre pumpes op og størkner. Samtidig forsvinder en tilsvarende mængde gammel havbund ned under jorden i store revner kaldet subduktionszoner, som typisk løber tæt op ad kontinenterne.

Hvis en global istid skubbede pulveriseret klippe i havet for 660 millioner år siden, ville det for længst være trukket dybt ned under jorden via subduktionszonerne. Men C. Brenhin Keller vidste, at de ikke var forsvundet for altid.

Klipper indeholder ofte mineralet zirkon, som er ekstremt holdbart. Når klippen trækkes ned i subduktionszonerne, kan den blive omsmeltet i Jordens indre og komme op til havbunden igen via vulkansk aktivitet – men under denne proces forbliver zirkonerne uændret.

Zirkonkrystal

De ekstremt holdbare zirkonkrystaller findes i mange forskellige bjergarter. I de fleste tilfælde er krystallerne dog mikroskopisk små.

© Martin Heigan

Derfor undersøgte Keller og hans kolleger netop zirkoner – i alt 30.000 af dem – fra hele Jordens historie. Zirkonerne kan afsløre deres eget ophav via to stoffer i deres indre: hafnium og ilt.

Både hafnium og ilt findes i forskellige varianter kaldet isotoper, og forholdet mellem mængderne af de forskellige isotoper viser, om zirkonerne kommer fra den ydre del af Jordens skorpe, eller om de er dannet i klodens indre.

Kellers undersøgelse viste, at en enorm mængde zirkoner fra den yderste del af kloden – højst sandsynligt fra kontinenternes overflade – var havnet på havbunden under den sturtiske istid. Resultaterne pegede altså mod isen som den primære gerningsmand bag klippernes forsvinden.

Andre forskere er dog ikke overbeviste. Ifølge dem ville gletsjeris ikke kunne skabe et så ensartet aftryk på tværs af kloden, fordi is glider hen over nogle områder og eroderer andre.

Og en ny undersøgelse af geologen Michael DeLucia ser ud til at give kritikerne ret. Den afslører, at nedbrydningen af klodens klipper begyndte længe før istiden.

Krystaller udpeger ny skurk

Michael DeLucia og hans kolleger tog i 2018 en ny metode i brug, da de analyserede en klippeformation i Missouri, USA, der til forveksling ligner det, som John Wesley Powell så i Grand Canyon.

500 millioner år gamle klipper ligger her direkte oven på 1,4 milliarder år gammel klippe. Ligesom C. Brenhin Keller undersøgte DeLucia også klippernes zirkoner, men i stedet for hafnium og ilt kiggede han på helium.

Inde i en zirkonkrystal henfalder uran og thorium til helium. Når krystallen befinder sig dybt under jorden, er temperaturen høj, og det gør det muligt for helium at forlade krystallen. Men hvis klipperne på jordoverfladen slides ned, kommer zirkonen tættere på jordoverfladen, dens temperatur falder, og dermed kan helium ikke længere slippe ud.

Ud fra mængden af helium, der har hobet sig op i krystallerne, kan forskerne derfor fastslå, hvornår jordens overflade blev nedbrudt.

DeLucia brugte zirkonerne i de forskellige klippelag til at vise, at gerningsmanden bag Powells diskordans begyndte sit arbejde allerede for 850 millioner år siden – omkring 80 millioner år før den sturtiske istid.

I det område, som i dag udgør den amerikanske stat Missouri, blev kontinentet fra det tidspunkt og frem berøvet for mindst seks kilometer klippe.

Det nye gerningstidspunkt falder sammen med endnu en væsentlig begivenhed i Jordens historie: Opbruddet af superkontinentet Rodinia. Og ifølge DeLucia er det langtfra et tilfælde.

Inden et superkontinent går i stykker, hæver de centrale dele af landmassen sig, og jo højere landskabet ligger, jo hurtigere bliver det eroderet af vind og vejr. Dermed ville opbruddet have forårsaget en markant nedbrydning af landjordens overflade.

Men der er stadig noget, som ikke passer.

Brikkerne falder på plads

I Canada har geologen Colin Sturrock og to af hans kolleger i 2021 gjort en overraskende opdagelse. Ifølge Sturrock tyder gruppens undersøgelse på, at årsagen til klippernes forsvinden i Canada er en såkaldt kappediapir.

Kappediapirer er varme bobler i Jordens såkaldte kappe – det lag, som ligger under planetens yderste skal, skorpen. Boblerne kan være flere hundrede kilometer i diameter og stiger op helt nede fra grænsen til Jordens kerne omkring 2900 kilometer nede.

Diapirernes høje temperatur giver dem en lav massefylde, som betyder, at boblerne bevæger sig op som korkpropper, der forsøger at komme op til overfladen. De skubber derfor på jordoverfladen nedefra, så landskabet hæver sig og bliver mere sårbart for vind og vejr.

Kappediapirer skaber altså øget erosion – men erosionen sker kun på lokalt plan, ikke globalt.

En glohed boble fra Jordens indre løftede for 650 millioner år siden det canadiske landskab højt op i luften, så vind og vejr kunne barbere mindst tre kilometer af områdets overflade.

Underjordisk magma
© Claus Lunau

1. Kernen varmer kappen op

2900 kilometer under Jordens overflade begynder planetens glohede kerne at opvarme det overliggende lag, kappen. Processen skaber en boble af varmt kappemateriale med lav massefylde, som langsomt stiger op mod overfladen.

Underjordisk magma
© Claus Lunau

2. Boble hæver landskabet

Boblen nærmer sig undersiden af klodens yderste skal, skorpen, og løfter hele landskabet flere kilometer op. Den højt hævede jordoverflade er mere udsat for vind og vejr, som langsomt begynder at erodere de øverste klippelag væk.

Underjordisk magma
© Claus Lunau

3. Vind og vejr slider klippen

Efterhånden som boblen spreder sig ud og køler af, holder den op med at løfte landskabet. Men erosionen fortsætter arbejdet, indtil flere kilometer klippe er blevet slidt af, og hele overfladen er flad som en pandekage.

Underjordisk magma
© Claus Lunau

4. Nye lag dækker gamle

De øverste lag er slidt væk, og derfor er det nu ældgamle klipper, der ligger frit fremme på overfladen. Efterhånden bliver klippen dog dækket af nye aflejringer, og klippeformationer i stil med dem i Grand Canyon bliver dannet.

Ligesom Michael DeLucia brugte Sturrock også zirkonernes heliumindhold til at datere klippernes nedbrydning. Analysen viste, at hændelsen i Canada fandt sted for 650 millioner år siden – altså 200 millioner år senere, end hvad DeLucia nåede frem til i Missouri.

Forklaringen er ifølge Sturrock åbenlys og kan endelig binde de mange modsatrettede beviser sammen: Forbrydelsen havde mere end én gerningsmand.

I Canada var kappediapiren på spil, i Missouri var det Rodinias opbrud. Andre steder kan den sturtiske istid eller det langlivede superkontinentet Nuna have spillet en væsentlig rolle. Det tilsyneladende globalt ensartede fænomen er i virkeligheden, mener Sturrock, forårsaget af en sammensværgelse af voldsomme begivenheder, der fandt sted med hundreder af millioner års mellemrum.

Teorien forklarer elegant, hvorfor gerningstidspunktet ikke er det samme overalt på kloden. Ikke alle forskere har dog sluppet idéen om, at én af gerningsmændene er mere skyldig end de andre.

De har nu kastet sig over at bruge DeLucias heliumteknik og flere andre metoder til at gennemgå gerningssteder uden for Nordamerika og dermed afdække nye spor i verdenshistoriens største tyverisag – en sag, som begyndte med John Wesley Powells simple iagttagelse i 1869.

Gennembrud: Forskere finder klodens første dyr

Jordens tidligste dyr har indtil nu været en gåde for forskerne. Deres rester så længe ud til at være forsvundet i det geologiske tidstyveri, der fjernede en milliard års klipper fra planetens overflade. Men nye fund afslører nu endelig, hvordan klodens første dyr så ud.

Læs hele historien her.