Jordens sidste store istid, kendt som Quaternay Glaciation, begyndte for ca. 3,2 millioner år siden. Denne periode var kendetegnet ved udvidelse af isark ud fra Antarktis og Grønland samt udsving i den Laurentianske isplade, der dækkede det meste af Canada og USA. Tilbagetrækningen af denne gletsjer er ansvarlig for oprettelsen af millioner af stående vandmasser over hele Nordamerika, herunder de store søer.
Mens årsagerne til istiden er blevet tilskrevet en kombination af astronomiske cyklusser, atmosfæriske forhold, havstrømme og pladetektonik, har der endnu ikke været en mangelfuld forklaring. Ifølge et nyt forskningsresultat fra et team fra Rice University-geofysikere kan Jordens sidste istid dog være forårsaget af forskydninger i Jorden i forhold til dens spinakse, der fik dens poler til at vandre.
Denne undersøgelse blev udført af Daniel Woodworth og Richard G. Gordon - en kandidatstuderende og W.M. Keck-professor i henholdsvis jord-, miljø- og planvidenskab ved Rice University - og for nylig optrådte i tidsskriftet Geofysiske forskningsbreve. Af hensyn til deres undersøgelse, som blev støttet af National Science Foundation (NSF), analyserede Woodworth og Gordon geofysiske beviser fra Stillehavet.
Dette omfattede fossile underskrifter fra dyb havsedimenter, den magnetiske signatur af den oceaniske skorpe og placeringen af mantlen “hot spot”, der skabte Hawaiiøerne. Fra dette udledte holdet, at Jorden inden for de sidste 12 millioner år oplevede "ægte polær vandring" - et fænomen, hvor planeten skiftede i forhold til sin spinakse.
Når dette sker, ændres placeringerne af nord- og sydpolen (eller vandrer). I dette tilfælde bevægede Grønland sig langt nok mod nordpolen til at sparke den sidste istid. Som Woodworth forklarede i en nylig Rice University-nyhedsmeddelelse:
”Den hawaiianske hotspot var fast i forhold til spinaksen fra ca. 48 millioner år siden til ca. 12 millioner år siden, men det var fastgjort på en breddegrad længere nord end vi finder den i dag. Ved at sammenligne det hawaiianske hotspot med resten af Jorden, kan vi se, at dette skift i placering blev reflekteret i resten af Jorden og er overlejret på bevægelsen af tektoniske plader. Det fortæller os, at hele Jorden bevægede sig i forhold til spinaksen, som vi fortolker som sand polarvandring. ”
Deres arbejde bygger på to tidligere undersøgelser fra 2017. Den første, som blev udført af Gordon og forskere fra hans eget laboratorium, demonstrerede, at hot spots bevæger sig langsomt og kan bruges til at definere en global referenceramme for pladebevægelser. Den anden, der blev udført af forskere fra Harvard University, var den første, der viste en forbindelse mellem ægte polarvandring og begyndelsen af den sidste istid.
Hot spots, ligesom det der er placeret under Hawaii, er vulkanske regioner, hvor plum af varm magma stiger op fra dybt med mantelen. I modsætning til andre former for vulkansk aktivitet er disse pletter ikke placeret ved grænserne af tektoniske plader. Kombineret med det faktum, at de er varmere end den omgivende mantel, repræsenterer hot spots noget af en anomali for forskere.
”Vi tager disse hotspots som markerede trackere af plum, der kommer fra den dybe mantel, og vi bruger det som vores referenceramme,” sagde Gordon. ”Vi tror, at hele det globale netværk af hotspots var fast i forhold til Jordens spinakse i mindst 36 millioner år før dette skift.”
Da jorden er et roterende objekt, sikrer dets centrifugalkraft, at det er en "skrå sfæroid" snarere end en perfekt kugle - måling ca. 42 km (26 mi) mere i diameter ved ækvator end fra pol til pol. Ifølge Woodworth og Gordon kan sand polarvandring også være resultatet af dette, hvor den samme kraft får høje viskøse aflejringer til at opbygges i mantelen ved breddegrader væk fra ækvator. Som Gordon forklarede:
”Forestil dig, at du har virkelig, rigtig kold sirup, og du lægger den på varme pandekager. Når du hælder den, har du midlertidigt en lille bunke i midten, hvor den ikke med det samme udflades på grund af viskositeten i den kolde sirup. Vi tror, at de tætte afvigelser i kappen er som den lille midlertidige bunke, kun viskositeterne er meget højere i den nedre kappe. Ligesom sirupen vil den til sidst deformere, men det tager virkelig, virkelig lang tid at gøre det. ”
Hvis disse afvigende klumper er massive nok, kan de ubalancere planeten og få den til gradvist at skifte og bringe den overskydende masse tættere på ækvator. Denne omfordeling af masse til en ny ækvator ville ikke ændre hældningen af Jordens spinakse, men ville ændre punkterne på overfladen, hvor spinaksen opstår (også kaldet polerne).
Selvom skiftet, de målte, kun ville være ca. 3%, ville det have haft virkningen af at flytte jordens mantel. Mens mantelen under de tropiske dele af Stillehavet ville have flyttet sydpå, ville Grønland og dele af Europa og Nordamerika være flyttet nordpå. Dette skift ville resultere i lavere temperaturer på disse sidstnævnte steder, hvilket kunne have udløst den sidste istid.
Ifølge Woodworth giver hot spot-dataene fra Hawaii nogle af de bedste beviser for, at ægte polarvandring er ansvarlig for den måde Jordens poler begynder at bevæge sig for 12 millioner år siden. De har imidlertid også mistanke om, at tidligere forekomster af polarvandring kan registreres i de magnetiske underskrifter af klipper, som studeres af geofysikere for at bestemme, hvornår Jordens magnetfelt vendt i fortiden.
Når vi ser fremad, arbejder Woodworth og Gordon med kolleger for at bygge videre på deres analyse. Ud over at forlænge det fra 12 millioner år siden til i dag, ønsker de også at udvide det videre ind i fortiden, ud over den 48 millioner år lange startdato, de brugte til denne undersøgelse. Resultatet af dette kunne være en mere raffineret forståelse af, hvordan Jordens geologiske historie, dens istider og livets udvikling hænger sammen.
