marine isotoptrinn

Forskere er enige om å gi mellomistider oddetall og istider partall. Derfor er vår tid, som er en mellomistid, isotoptrinn 1. Siste istids maksimum er MIS 2. Slik fortsetter nummereringen bakover i tid. Kurver som viser variasjon i oksygenisotoper fra dyphavssedimenter, går mer enn fem millioner år bakover i tid. Første istid i kvartærtiden (de siste 2,6 millioner år) er isotoptrinn nummer 104, noe som skulle tilsi at det har vært 52 istider i kvartær, men fullt så enkelt er det ikke.

Det er store variasjoner i isotopkurvene med mindre svingninger mellom de store toppene. Det har altså ikke bare vært kald istid eller varm mellomistid, det er mange variasjoner og mindre topper mellom disse ytterpunktene, se siste istid. Derfor bommet forskerne litt med nummereringen til å begynne med, isotoptrinn 3 ble tatt for å være en mellomistid, mens vi nå regner den som en del av siste istid. Videre ble trinn 5 ble antatt å tilsvare siste mellomistid (eem) i Europa, mens det senere viste seg at det bare er den eldste delen av 5, altså MIS 5e, som er eem og MIS 5a-5d regnes som deler av siste istid.

Oksygenisotopkurven fra dyphavet er nå den viktigste tidsskalaen for inndeling av hele kvartærtiden. Alle avsetninger på kontinentene, ikke minst istider og mellomistider, korreleres med isotoptrinnene. Selv om isotopkurven viser total mengde is på jorden, er både utviklingen av iskappen og klimaet i Europa under siste istid ganske parallelle med isotopkurven.

Oksygen (O) sammen med hydrogen utgjør vann (H₂O). Oksygen opptrer som tre forskjellige isotoper, ¹⁶O, ¹⁷O og ¹⁸O. Man kaller gjerne ¹⁶O for en lett isotop og ¹⁸O for en tung isotop. Kjemisk er det ingen forskjell, men isotopene har litt ulike fysiske egenskaper. Noe som er viktig her, er at lette isotoper fordamper mer enn tunge. Når havvannet fordamper og det dannes skyer, har derfor vanndampen litt mer ¹⁶O enn havvannet, mens havvannet er blitt anriket på ¹⁸O. Denne prosessen kalles fraksjonering.

Ved kondensasjon er det motsatt, de tunge isotopene regner ut først. Resultatet er at skyen blir mer og mer anriket på lette isotoper etter hvert som den driver innover land. Det siste regnet eller snøen som faller fra skyen, er altså sterkt anriket på ¹⁶O og har samtidig ført til at havvannet er blitt anriket på ¹⁸O.

Så lenge vannet renner tilbake til havet, slik som i dag, gir dette ingen varig endring. Men når snøen begynner å akkumulere på land og det bygges opp store brekapper med is anriket på ¹⁶O, vil havet være tilsvarende anriket på ¹⁸O. Under siste istid var det for eksempel lagret så mye is på land at havnivået sank omtrent 125 meter.

Marine dyr og planter som bygger kalkskall (CaCO₃), tar oksygen fra havvannet og får da (nesten) samme isotopsammensetning som vannet. Man kan altså måle vannets isotopsammensetning ved å måle på små dyr. I denne sammenhengen er det foraminiferer, noen mikroskopisk små dyr, som benyttes. Prøver av foraminiferer som er tatt ut nedover i lange borkjerner fra havbunnen, viser derved hvordan ¹⁸O har variert tusener av år bakover i tid, og derved hvordan volumet av is på land har variert. Denne metoden viser altså hvor mye is det var totalt på land, men den kan ikke skille om breene lå over for eksempel Skandinavia, Nord-Amerika eller Antarktis.

Forskjellene i isotopsammensetning fra mellomistid til istid er ganske liten. Variasjonene angis derfor som avvik fra en standard, og enheten er promille. Kurven viser at ved siste istids maksimum (isotoptrinn 2) hadde havvannet 5 promille mer ¹⁸O enn standarden, mens det i dag har 3,2 promille.

Det finnes en kompliserende faktor, og det er at det skjer en liten temperaturavhengig fraksjonering av isotopene ved dannelsen av kalkskall: ¹⁸O anrikes i kalkskall når vannet er kaldt. De to prosessene gir altså utslag i samme retning: Under istider anrikes havvannet på ¹⁸O fordi mer ¹⁶O lagres i is på land, og samtidig anrikes ¹⁸O i foraminiferene fordi havvannet er kaldt. Man har i stor grad unngått denne siste prosessen ved å bruke foraminiferer som lever på stort dyp på havbunnen (bentiske), hvor vanntemperaturen varierte svært lite fra mellomistid til istid.

• istid
• mellomistid