I 2019 sejler et forskningsskib i Beauforthavet nord for Canada. Men da data fra skanningen af havbunden tikker ind, bliver forskerne i tvivl om, hvorvidt deres skib befinder sig på rette sted.
Opmålingerne viser nemlig et helt andet undersøisk landskab end blot ni år tidligere.
Dengang var havbunden på 140 meters dybde stort set flad. Nu åbner der sig i stedet et gigantisk hul – 24 meter dybt, 100 meter bredt og over 200 meter langt.
Et ekstra tjek af GPS’en viser dog, at forskerne fra Monterey Bay Aquarium Research Institute (MBARI) i Californien er, præcis hvor de skal være. Det er altså ikke positionen, som har ændret sig. Det er selve havbunden.
Da forskerne senere kigger alle data igennem, kan de se, at hullet langtfra er den eneste ændring. Overalt langs skrænten mod dybhavet nord for Canada er dybe gruber, underlige småbjerge og store skred opstået.
Permafrosten trækker sig
I takt med den globale opvarmning har grænsen for permafrost på land (grå) trukket sig nordpå med i gennemsnit 1 km om året. Tøbruddet skaber store problemer, fordi fast grund pludselig bliver til mudder. Nu har et forskningsskib (kryds) for første gang observeret, at afsmeltningen også foregår på havbunden (lyseblå).
Maringeologen Charles K. Paull står i spidsen for forskerne fra MBARI, der som de første har undersøgt ændringerne af den arktiske havbund.
Målet er først og fremmest at afdække, hvordan smeltende permafrost former havbunden. Men undersøgelsen er også en vigtig brik til at forstå en af de allerstørste trusler mod livet på Jorden.
Kaos hersker på havbunden
Når sedimenter som jord, ler og sand er frosne året rundt, kalder forskerne det permafrost. Fænomenet opstod i begyndelsen af den seneste istid for ca. 100.000 år siden og har eksisteret i de arktiske egne lige siden – også nede i havbunden.
Umiddelbart lyder det mærkeligt, at en havbund kan være frossen, men det skyldes, at vandtemperaturen nær bunden af Det Arktiske Hav faktisk er minus 1,4 grader.
Saltvand har et lavere frysepunkt end ferskvand, og havbunden er altså frossen, fordi vandet nede i sedimentet er ferskt og fryser ved 0 grader, mens havvandet ovenover er salt og har et lavere frysepunkt.
-1,4 grader koldt bundvand holder permafrosten nedkølet i Det Arktiske Ocean.
Til at kortlægge havbunden i Beauforthavet brugte forskerne fra MBARI en sonar, der måler afstande ved at udsende lydbølger. Så snart lydbølgerne rammer noget, bliver de kastet tilbage mod sonaren, og ved at man måler returlyden, kan afstanden til fx en ubåd eller til havbunden vurderes.
Undersøgelserne foregik med en avanceret type sonar, som udsender en bred vifte af lydbølger og dermed kan kortlægge et stort stykke af havbunden på én gang.
I undersøgelsesområdet var havdybden mellem 100 og 200 meter, hvilket gav sonaren en præcision på ca. to meter. Selvom det lyder som en stor fejlmargin, er det rigeligt til at spotte de voldsomme ændringer på havbunden, som opstod mellem det første besøg i 2010 og det seneste i 2019.
Forskellige typer af undervandsfartøjer har undersøgt havbunden med bl.a. sonarer og opdaget store ændringer i terrænet pga. tøende permafrost.
Sonarmålingerne og efterfølgende undersøgelser med fjernstyrede ubåde resulterede i en oversigt, der viser tre radikale ændringer af havbunden.
Den mest markante ændring er de enorme gruber, som er op til 20 meter dybe og måler flere hundrede meter på hver led. Derudover var områder af havbunden oversået med underlige, meterhøje toppe, mens dybe ar fra skred skar sig ned ad skrænten mod dybhavet.
Målingerne viser, at ændringerne i havbunden opstår, fordi permafrosten smelter. Det er nærliggende at tro, at afsmeltningen skyldes varmere havvand, men ifølge Charles K. Paull og kollegerne er det ikke tilfældet.
Isen smelter, fordi ferskt grundvand kommer flydende under havbunden 200 km inde fra land. Grundvandets temperatur ligger lige over frysepunktet og er akkurat nok til at smelte blokke af frossent ferskvand i havbundssedimentet.
Når blokkene smelter, kollapser havbunden og danner de dybe gruber.
Gammelt grundvand løsner havbunden
På land forsvinder permafrosten på grund af global opvarmning, men under vandet er det processer helt tilbage fra afslutningen af den seneste istid, som får havbunden til at smelte.
1. Skål har været frossen i 100.000 år
I den canadiske del af Beauforthavet er området mellem kysten og kanten af dybhavet formet som en skål. Havbunden består af bl.a. mudder, der har været frossent siden begyndelsen af den seneste istid for over 100.000 år siden.
2. Grundvand smelter sig vej
Fra land siver grundvand 200 km ud langs skålens underside og stiger op på kanten af dybhavet. Vandets temperatur er lige over frysepunktet og smelter havbundsmudderet, men fryser selv, når det møder det -1,5 °C kolde havvand.
3. Istoppe og dybe gruber opstår
Hvor grundvandet stiger op og fryser, dannes der små toppe kaldet pingoer. Andre steder smelter blokke af is under havbunden, hvilket skaber op mod 20 meter dybe gruber, mens optøet mudder skrider ned langs skrænten mod dybhavet.
Lidt samme proces er på spil på skrænten ned mod dybhavet. Når isen smelter, skrider sedimentet, da der ikke længere er noget, der holder det sammen.
Anderledes forholder det sig med de underlige toppe. De opstår, når det ferske grundvand siver helt op til havbunden, hvor det møder det iskolde havvand og fryser. Samme fænomen sker på landjorden, hvor jordbakker med en kerne af is opstår, når grundvand i områder med permafrost stiger op og fryser til is.
Bakkerne kaldes pingoer, og i bl.a. Sibirien og Alaska har processen totalt ændret landskabet og skabt pingoer, der er over 50 meter høje og flere km i diameter.
Afsmeltning skaber kaos på land
Men mens antallet af pingoer på havbunden tilsyneladende stiger, forsvinder de på land og efterlader huller kaldet pingoruiner. Årsagen er den globale opvarmning.
Klimaforskerne har nemlig både forudsagt og nu observeret, hvordan temperaturen i Arktis stiger op mod fire gange så hurtigt som i resten af verden – særligt om vinteren.
Fænomenet kaldes arktisk forstærkning, hvilket betyder, at temperaturen i fx det nordlige Sibirien de sidste 25 år er steget med 0,2 °C om året og i dag er op mod fem grader højere end i slutningen af 1990’erne.
5 grader er temperaturen i det nordlige Sibirien steget de seneste 20-25 år.
Det får naturligt nok permafrosten til at tø. Og konsekvenserne er markante.
Når permafrost forsvinder, så sker det nemlig oppefra og ned. Det øverste lag smelter altså først, mens der fortsat er is længere nede. Smeltevandet kan ikke trænge ned i jorden, og det øverste jordlag bliver nærmest flydende.
Resultatet er ofte et lag tyndtflydende mudder, der nemt giver efter for vægten af et hus, en bro eller en vej.
Men smeltende permafrost skaber ikke kun kaos for beboerne i Arktis – den kan blive et problem for hele kloden.
Permafrosten indeholder nemlig store mængder frossen drivhusgas samt døde og begravede planterester, der kan frigive yderligere gas, når bakterier igen får forrådnelsen til at gå i gang.
Ifølge klimaforskerne er smeltende permafrost en såkaldt positiv tilbagekoblingsmekanisme for den globale opvarmning, for når varmen smelter isen i jorden, frigiver det drivhusgasser. De gasser får så klodens temperatur til at stige yderligere med den konsekvens, at endnu mere permafrost smelter i en selvforstærkende spiral.
Mudder skjuler klimabombe
Præcis hvor meget drivhusgas i form af CO2 og metan, CH4, der er fanget i permafrosten på landjorden, er usikkert.
Forskerne bag en særrapport fra FN’s klimapanel udgivet i 2018 vurderer dog, at mængderne svarer til det dobbelte af atmosfærens nutidige indhold af CO2, som er ca. 410 ppm. Ppm betyder milliontedele, hvilket vil sige, at der for hver én million luftmolekyler er 410 CO2- molekyler.
Et totalt nedbrud af permafrosten vil dermed udlede drivhusgasser svarende 800 ppm CO2 ekstra, hvilket vil bringe atmosfærens total op på 1200 ppm CO2 og få den globale opvarmning til at løbe fuldstændig løbsk.
Smeltende permafrost gør skovbunden flydende. Resultatet er de såkaldte drunken trees, der kæmper for at få fodfæste.
Gasudslippet fra landjorden er dog langt mindre end den trussel, der gemmer sig på havbunden, for den indeholder nemlig andet end 100.000 år gammel is indkapslet i mudder.
Forskerne mener, at der mange steder skjuler sig enorme mængder af såkaldt gashydrat, en frossen gas med en islignende struktur.
Gashydrat består primært af metan, som er en langt mere potent drivhusgas end CO2. Set over en periode på 100 år er metanets opvarmningspotentiale faktisk 27-30 gange større end kuldioxidens.
De færreste forskere frygter for alvor en massiv frigivelse af metan fra tøende gashydrat, men bl.a. svenske og russiske forskere har vist, at metanet allerede er begyndt at smelte fri af havbunden og slippe op i atmosfæren.
Med ekspeditionen i Beauforthavet har forskerne for første gang fået håndfaste beviser for, at permafrosten også er ved at smelte på havbunden.
Og selvom de ikke kan vende den 100.000 år gamle proces, skal nye ekspeditioner følge udviklingen og afgøre, hvor tæt permafrosten er på det totale kollaps.