For 55 millioner år siden - da Paleo­cæntiden blev afløst af Eocæn - steg havtemperaturen med op til ti grader, og klimaet ved Nordpolen blev subtropisk. Både i havet og på landjorden uddøde mange dyrearter, mens nye dværgformer kom til i en klimakatastrofe, som vi her 55 millioner år senere måske varmer op til at gentage ...

At årsagen til fortidens dramatiske ændringer var et voldsomt udslip af drivhusgasser til Jordens atmosfære har længe været kendt. Hvorfra disse milliarder af ton af drivhusgasser kom, har imidlertid været en gåde.

Men ikke længere; vulkanske mineraler og fossiler på havbunden har nu afsløret, at udslippene blev forårsaget af gigantiske vulkanudbrud i forbindelse med, at Grønland drev bort fra Norge, og Nordatlanten blev født.

Havets sladrehanke
Bittesmå marine organismer - foraminiferer - har gennem millioner af år floreret i verdenshavene. Foraminiferer bygger næsten altid en skal af kalk, så når døden indhenter dem, ligger skallerne tilbage på havbunden som millimetersmå fossile vidnesbyrd om fortidens liv.

De fossile kalkskaller fortæller ikke kun om, hvilke organismer, der levede i havet. De fortæller også om det miljø, der omgav dem. Fossilernes indhold af ilt-isotoper - tunge og lette varianter af iltatomet - er geologiske termometre, der sladrer om fortidens klima. Og isotoperne fortæller en dramatisk historie om global opvarmning for 55,5 millioner år siden, hvor Eocæn-perioden startede.

»Gennemsnitstemperaturen steg fire-fem grader, og ved polerne steg temperaturen op til ti grader, så klimaet var sandsynligvis subtropisk ved Nordpolen,« fortæller geolog Claus Heilmann-Clausen, lektor ved Geologisk Institut på Aarhus Universitet.

Temperaturstigningen skete over en periode på mindre end 20.000 år -nærmest et splitsekund set i geologisk tidsperspektiv. Men varmen holdt sig på det høje niveau i yderligere godt 80.000 år. Og varmen havde en dramatisk effekt på de små foraminiferer, som registrerede temperaturen i havet. For næsten halvdelen af arterne, som levede på bunden af dybhavet, uddøde, mens de foraminiferer, der levede som fritsvævende plankton, blev mindre for at tilpasse sig de nye forhold.

Enorme mængder drivhusgas
Ligesom ilt-isotoperne sladrer om fortidens globale opvarmning, så fortæller kulstof-isotoperne om årsagen til den eocæne temperaturstigning.

»I de fossile kalkskaller fra perioden med opvarmning er kulstoffet usædvanlig rigt på den lette kulstof-12-isotop, og det må betyde, at Jordens økosystemer hurtigt blev tilført enorme mængder let kulstof,« fortæller Claus Heilmann-Clausen.

Kulstoffet kan kun komme fra organisk materiale, dannet ved fotosyntese, eller fra bakteriers nedbrydning af dyre og planterester. For det er de eneste processer, der kan berige miljøet med den lette isotop på bekostning af den tunge kulstof-13-isotop. Og der var kun én måde, kulstoffet kunne slippe ud i havet og atmosfæren på. Det skulle gasse af som drivhusgasserne methan (CH4) eller CO2 - og i voldsomme mængder. Beregninger viser, at op mod 4.000 gigaton (milliarder ton) kulstof blev frigivet. Det er 500 gange den kulstofmængde, vi i dag udleder årligt som CO2. Og ligesom nu betød udledningen af gasserne en markant drivhuseffekt og global opvarmning.

Kogeplade under havbunden
Geolog Michael Storey, lektor på Roskilde Universitetscenter, har i flere år studeret den globale opvarmning i Eocæn og årsagen til drivhusgassernes frigivelse.

»Ingen kunne rigtig forstå, hvordan kulstof kunne frigives i de mængder - ingen kunne finde en triggermekanisme,« fortæller han.

Men for tre år siden påviste norske oliegeologer, at geologiske lag dybt begravet under havbunden vest for Norge indeholder tusindvis af såkaldte 'skorstene'. Eksplosionskratere, som viser, at store mængder gas er sluppet ud af jordlagene. De opdagede også, at udslippet af gas skyldtes intrusioner - underjordiske lavastrømme - som pressede sig ind mellem jordlagene, der var rige på olie og andet organisk materiale.

»Det var som at sætte en kogeplade under havbunden,« forklarer Michael Storey.

»Intrusionerne bagte simpelthen jordlagene og omdannede det organiske materiale til methan. Det var sådan, skorstenene blev dannet; de blev brugt til frigivelse af methangas,« forklarer han.

Der manglede dog stadig en vigtig tråd i billedtæppet, før aftegningen af vulkanudbrud kunne tone tydeligt frem som bevis for den globale opvarmning. Det præcise tidspunkt for de voldsomme underjordiske lavastrømme var nemlig ikke slået fast. Så måske skete vulkanudbruddene slet ikke samtidig med den eocæne hedebølge!

Sidste tråd til billedtæppet
Michael Storey satte sig for at lede efter tråden sammen med kolleger fra de to amerikanske universiteter, Oregon State University og Rutgers, State University of New Jersey.

Og tråden - et centimetertykt lag af vulkansk aske - fandt de sammen med marine aflejringer fra den eocæne hedebølge i en boring i havbunden sydvest for Irland. Det samme askelag fandt geologerne oven på størknet lava - såkaldte plateaubasalter - der breder sig over kolossale områder i Østgrønland og på Færøerne, som i Eocæn-tiden lå bare 100 kilometer fra hinanden. Disse lavaer, der udgør et op til syv kilometer tykt lag, er resterne af lavastrømme, som væltede op af en dyb sprække i jordskorpen mellem Færøerne og Grønland. Da sprækken åbnede sig, blev Nordatlanten født, og Grønland drev bort fra Færøerne og den øvrige del af den europæiske kontinentplade.

Askelaget forbinder den eocæne hedebølge med vulkanismen fra Nordatlantens fødsel og sætter en alder på de dramatiske begivenheder. For askelaget indeholder et geologisk stopur - kalium og argon - i de vulkanske mineraler. Kalium findes i en svagt radioaktiv variant - kalium-40 isotopen - der ved henfald over tid bliver omdannet til en anden isotop, argon-40. Og med fintfølende instrumenter i Michael Storeys laborato­rium, kan han måle den nøjagtige mængde af argon-isotopen. Jo mere argon-40, jo ældre er mineralet. Undersøgelserne viste, at Nordatlanten blev født for 55,6 millioner år siden til bragene fra spruttende vulkaner.

Men ikke al lavaen kom op til overfladen, da Nordatlanten blev født.

»Halvdelen strømmede ud på overfladen, den anden halvdel blev til underjordiske intrusioner,« forklarer Michael Storey.

Og det var den halvdel af de i alt ti millioner kubikkilometer lava, som ikke slap op til overfladen, der bagte de ældre jordlag og omdannede det organiske materiale til methangas.

Når methangas siver ud i havvand eller op i atmosfæren, reagerer den hurtigt med den ilt, der er til stede, og bliver omdannet til CO2. Så da methangassen i Eocæn blev sluppet ud i gigaton skala, blev atmosfæren voldsomt beriget med CO2, og et globalt drivhus af usete dimensioner var skabt.

Næringsfattig kost
CO2-stigningen fik også kolossal betydning for livet på landjorden.

»Ved højere CO2-indhold i atmosfæren vokser planterne hurtigere. Til gengæld indeholder de færre næringsstoffer, og det kan være et problem for planteædere,« forklarer palæontolog Bent Lindow, Geologisk Museum i København.

Det problem ramte dyrelivet under den eocæne hedebølge, hvor CO2-niveauet blev fordoblet i løbet af 20.000 år. Mange dyrearter uddøde, mens andre fandt en snedig udvej gennem den CO2-mættede atmosfære. De udviklede sig som dværgformer, der bedre kunne tilpasse sig den næringsfattige kost. Dværgenes domæne varede i 100.000 år - lige så længe, som CO2 holdt sig på det ekstremt høje niveau.

Fortidens katastrofe i fremtiden
4.000 gigaton kulstof, eller 14.700 gigaton - 14.700.000.000.000 ton - CO2. Det var den ufattelige mængde, som slap ud i atmosfæren i de første 20.000 år af Eocæn-perioden. Men selv om mængden er nærmest astronomisk, så blegner den i forhold til nutidens menneskeskabte CO2-udledning. Den årlige CO2-afgasning i starten af Eocæn, klarer vi faktisk på lidt over en uge anno 2007.

Med andre ord: Fortsætter vi på samme niveau, vil vi på blot 500 år nå den samme mængde CO2, som i en fjern fortid gav Jorden et globalt hedeslag.

Dengang krævede det en rejse på mere end 80.000 år, før Jorden kom tilbage på sporet, og mange passagerer bukkede under på den lange vandring ud af drivhuset.

»Bruger vi Eocæn som model for nutiden, kan vi forvente, at det samme vil ske igen,« forudsiger Bent Lindow.