Jorden er et levende system – og det er nøglen til både klodens fortid og klimaets fremtid

Vores planet er et komplekst og dynamisk hele, der foruden den faste jord under vores fødder også består af vand, is, luft og levende organismer. Alt sammen forbundet på måder, som forskere i dag er ved at skabe et mere nuanceret overblik over.

Jorden er ikke flad – Jorden er et system.

I løbet af det tyvende århundrede voksede et nyt videnskabeligt verdensbillede frem – et billede af Jorden som et system af tæt forbundne fysiske, kemiske, biologiske og menneskelige processer.

Alene kunne ingen enkelt videnskab levere fyldestgørende svar på, hvordan processerne interagerede på tværs af den faste jord, atmosfæren, verdenshavene og dyre- og menneskelivet.

Der skulle ny systemtænkning og et langt mere integreret samarbejde til på tværs af de videnskabelige discipliner. Fra omkring 1980 begyndte et nyt internationalt og tværdisciplinært forskningsfelt at tage form under navnet Earth System Science, og med NASAs Bretherton-diagram over Jordsystemet fik vi i 1986 en af de klimamodeller, nutidens forskere står på skuldrene af.

Det er idéen om Jorden som et dynamisk system, vi trækker på, når vi taler om klimaforandringer i dag. For hvordan er det egentlig, CO2-indholdet i atmosfæren potentielt påvirker temperaturen og potentielt medfører, at vandstanden stiger i verdenshavene

Klimasystemet er en del af det større billede af Jorden som system, der også danner baggrunden for idéen om det Antropocæne, som har påpeget menneskets påvirkning af det øvrige system.

Vi lever i en ny guldalder for undersøgelser af Jordsystemet, og i dette tema kan du møde fire aktuelle forskere, hvis idéer og resultater kaster nyt lys over klodens fortid og klimaets fremtid.

VIDEO
Tipping Points
– med fysiker Peter Ditlevsen

”På et tidspunkt når du et punkt, hvor du er gået over til en anden tilstand. Vi skulle gerne undgå, at det sker i klimaet, for det kan føre til nogle meget dramatiske klimaforandringer i en hastighed, vi slet ikke er vant til.”

En pludselig ændring i en del af Jordsystemet kan få det til at tippe og påvirke andre sfærer. Tipping points er et begreb for det, mange af os er begyndt at forstå: at klimaet kan tippe.

Peter Ditlevsen er fysiker og leder af forskningscenteret TiPES – Tipping Points in the Earth System. Han forsker i, hvordan vi fysisk og matematisk kan beskrive disse pludselig skift eller omvæltninger, hvor en del af eller hele systemet går over i en ny tilstand.

TiPES er et stort, internationalt forskningsprojekt, der skal identificere Jordsystemets vigtigste tipping points. For spørgsmålet er, om vi allerede har nået et eller flere tipping points, der forandrer havstrømmene eller får regnskoven til at tørre ud? Og hvad sker der, hvis en del af systemet vælter? Kan det føre en kaskade af tipping points med sig?

Se videoen, hvor Ditlevsen fortæller om udfordringen med at kombinere fysikkens enkle teorier med de komplekse og datatunge klimamodeller.

VIDEO
Når permafrosten tør
– med biolog Riikka Rinnan

Når klimaet bliver varmere, tør permafrosten i de arktiske egne. De mikroorganismer, der har været lagt på is i de frosne jordlag, kan igen blive aktive og begynde at omdanne ophobet kulstof til CO2 og metan.

Riikka Rinnan er biolog og forstår som få, hvordan biologisk liv i den faste jord interagerer med atmosfæren.

Da hun på et feltarbejde oplevede, at nogle permafrostprøver havde en særlig lugt, undrede hun sig. De to velkendte drivhusgasser CO2 og metan er nemlig begge lugtfri. Det kunne tyde på, der var andre gasser gemt i den frosne jord.

Det viste sig, at permafrosten gemmer på et væld af flygtige organiske forbindelser og gasarter, som nedfrosne bakterier i jordlagene begynder at skabe, når de kan blive aktive igen. Det nytter ikke bare at tænke på permafrosten som ét stort, giftigt kulstofdepot – vi skal have en bedre forståelse af, at jordlagene er fulde af biologisk liv.

Hør mere om Rinnans forskning, de levende jordlag og deres betydning for klimaet.

VIDEO
Havbundens hemmeligheder
– med marinbiolog Sofia Ribeiro

Svaret på hvordan Jorden så ud, før vi begyndte at fylde atmosfæren med CO2, kan være gemt i mudderet på havets bund.

Ud for Grønlands kyst udvinder marinbiolog og seniorforsker i palæoklima Sofia Ribeiro og hendes kolleger havsedimentkerner, som indeholder tusindvis af års aflejringer. Med metoder fra både geologien og biologien udvinder hun biologiske, molekylære og geologiske data, som kan aflæses – nærmest som en dagbog over fortidens klima.

Havbunden kan også gemme på overraskelser. I stedet for at undersøge de biologiske rester i havbundens oceaniske arkiver som døde fossiler har Sofia Ribeiro valgt at behandle dem som biologisk materiale.

Og pludselig en dag vågnede de mere end hundrede år gamle alger i sedimentkernerne til live.

Bliv klogere på, hvad der ligger begravet i den arktiske havbund i vores interview med Ribeiro.

VIDEO
Indgreb i Jordens systemer
– med geolog Minik Rosing

“Giv mig et halvt tankskip fuld af jern. Så skal jeg give jer en ny istid.” Sådan sagde den amerikanske oceanograf John Martin i 1988. Man var dengang blevet opmærksom på en interessant forbindelse mellem jern og biologisk produktivitet. Hvis planktonorganismerne i havet havde adgang til mere jern, ville de kunne optage mere kulstof fra atmosfæren, og når de dør, ville denne CO2 ende på bunden af havet. Som at plante træer — bare mere effektivt.

Geologen Minik Rosing er en af de forskere, der arbejder videre med tanken om, at et indgreb i verdenshavene kan løse verdens klimaudfordringer.

Løsningen har han måske fundet i Grønlands geologi. Her knuser gletsjere hvert år det underliggende klippelag til såkaldt gletsjermel — et fint pulver, som bliver vasket ud i floder og havet ud for Grønlands kyst. Det mineralholdige pulver kan muligvis være løsningen på havenes mangel på mineralsk stof, hvis vi kan flytte det til andre dele af verden.

Denne meget ambitiøse ingeniørkunst kaldes geoengineering. Her er det hele Jordsystemet, man forsøger at forme. Og så er spørgsmålet: Skal vi gribe ind i Jordens systemer og gøre os til herrer over dens processer? Eller er det noget, vi allerede gør?

Se interviewet om Rosings forskning i det dynamiske samspil mellem fast jord, hav, atmosfære og levende organismer.

BOGANBEFALING
Gaia – James Lovelock

En af foregangsmændene for Earth System Science var den i dag 101 år gamle kemiker James Lovelock.

Mens Lovelocks kollegaer på NASA havde blikket rettet mod Mars i jagten på liv, vendte den engelske kemiker i stedet opmærksomheden mod Jorden.

Sammen med evolutionsbiologen Lynn Margulis formulerede han i 1970’erne Gaia-hypotesen – en teori om, at Jorden i sig selv skal betragtes som én stor, levende organisme.

Teorien kunne dengang som i dag kritiseres for sit videnskabelige indhold, men det var ikke desto mindre skelsættende at insistere på, at biologisk aktivitet spiller en afgørende rolle i at gøre forholdene på Jordens overflade beboelige.

I en tid, hvor det for de fleste forskere var utænkeligt at forestille sig, at Jordens atmosfære kunne blive påvirket af dens beboere, var det en kontroversiel tanke.

’Gaia’ står tilbage som et læsværdigt hovedværk inden for den populære videnskabslitteratur og en smuk hyldest til forbundetheden.

BOGANBEFALING
Cloud Behavior– Nanna Debois Buhl

”Se op på himlen. Bemærk skyerne. Hvilke former har de? Hvilke farver?

Opfordringen kommer fra den danske billedkunstner Nanna Debois Buhl, der tilbyder et både æstetisk og tankevækkende perspektiv på atmosfæren og Jordsystemet i kunstbogen ’Cloud Behavior’.

’Cloud Behavior’ taler ind i klimaforskningens undersøgelse af himmelrummet, men foreslår en ny måde at se atmosfæren på i tæt dialog med videnskaben. I bogen præsenterer hun sine egne fotografier af skyformationer og går i dialog med videnskabens og kulturhistoriens idéer om skyer.

Mellem skynotater og klassifikationer af skyer i cirrus, cumulus og stratus er der plads til besøg fra fortiden, når dramatikeren August Strindbergs meteorologiske spekulationer føjes til billedet.

Og særligt i bogens samtale med fysiker Jan Olaf Härter på Niels Bohr Institutet om modellering af tordenskyer og deres påvirkning af fremtidens klima, får vi at se, hvordan nysgerrigheden og kunsten kan åbne nye perspektiver på klimasystemet.

‘Cloud Behavior’ giver os lyst til at kigge op og se det hele på ny.