I 2019 er et forskningsskip underveis i Beauforthavet nord for Canada. Men da dataene fra skanningen av havbunnen tikker inn, blir forskerne i tvil om skipet befinner seg på riktig sted.
Målingene viser nemlig et helt annet undersjøisk landskap enn bare ni år tidligere.
Den gangen var havbunnen på 140 meters dyp stort sett flat. Nå åpner det seg i stedet et gigantisk hull – 24 meter dypt, 100 meter bredt og over 200 meter langt.
En ekstra sjekk av GPS-en viser imidlertid at skipet fra havforskningsinstituttet MBARI i California er nøyaktig der det skal være. Det er altså ikke posisjonen som har endret seg. Det er selve havbunnen.
Forskerne oppdager senere at hullet langt ifra er den eneste endringen. Overalt langs skrenten mot dyphavet nord for Canada er det nå dype groper, merkelige småfjell og store skred.
Permafrosten trekker seg tilbake
I takt med den globale oppvarmingen har grensen for permafrost på land (grått) trukket seg nordover med i gjennomsnitt 1 kilometer i året. Smeltingen skaper store problemer fordi fast grunn plutselig blir til gjørme. Nå har et forskningsskip (markert med kryss) for første gang observert at smeltingen også foregår på havbunnen (lyseblått).
Maringeologen Charles K. Paull står i spissen for forskerne fra MBARI, som er de første som har undersøkt endringene av havbunnen i Arktis.
Målet er først og fremst å avdekke hvordan smeltende permafrost former havbunnen. Men studien er også viktig for å forstå en av de aller største truslene mot livet på jorden.
Kaos hersker på havbunnen
Når sedimenter som jord, leire og sand er frosne året rundt, kaller forskerne det permafrost. Fenomenet oppsto i begynnelsen av den siste istiden for om lag hundre tusen år siden og har eksistert i Arktis helt siden den gang – også nede på havbunnen.
Det kan høres merkelig ut at en havbunn kan være frossen, men det skyldes at vanntemperaturen på bunnen av Nordishavet faktisk er minus 1,4 grader.
Saltvann har lavere frysepunkt enn ferskvann, og havbunnen er altså frossen fordi vannet nede i sedimentene er ferskvann og fryser ved 0 grader, mens havvannet over er salt og har et lavere frysepunkt.
–1,4 grader er temperaturen på bunnen av Nordishavet, noe som holder permafrosten ved like.
For å kartlegge havbunnen i Beauforthavet brukte forskerne fra MBARI en sonar, som måler avstander ved å sende ut lydbølger. Så snart lydbølgene treffer noe, blir de reflektert mot sonaren, og ved å måle hvor lang tid det tar, kan man regne ut avstanden til for eksempel en ubåt eller havbunnen.
Studiene foregikk med en avansert type sonar som sender ut en lang rekke lydbølger og dermed kan kartlegge en stor bit av havbunnen på en gang.
I undersøkelsesområdet var havdybden mellom 100 og 200 meter, noe som ga sonaren en presisjon på om lag to meter. Selv om det høres mye ut, er det bra nok til å få øye på de voldsomme endringene på havbunnen som oppsto mellom det første besøket i 2010 og det siste i 2019.
Ulike typer undervannsfartøyer har undersøkt havbunnen med blant annet sonar og oppdaget store endringer i terrenget på grunn av permafrost som smelter.
Sonarmålingene og senere studier med fjernstyrte ubåter resulterte i en oversikt som viser tre radikale endringer av havbunnen.
Den mest markante endringer er de enorme gropene som er opptil tjue meter dype og flere hundre meter vide. I tillegg var områder av havbunnen dekket med merkelige meterhøye topper, mens dype arr fra skred skar seg nedover skrenten mot dyphavet.
Målingene viser at endringene i havbunnen oppstår fordi permafrosten smelter. Det er nærliggende å tro at smeltingen skyldes varmere havvann, men ifølge Charles K. Paull og kollegene hans er det ikke tilfellet.
Isen smelter fordi ferskt grunnvann kommer strømmende under havbunnen to hundre kilometer fra land. Grunnvannet ligger akkurat over frysepunktet, og det er nok til å smelte blokker av frossent ferskvann i havbunnssedimentet.
Når blokkene smelter, kollapser havbunnen og danner de dype gropene.
Gammelt grunnvann løser opp havbunnen
På land forsvinner permafrosten på grunn av global oppvarming, men under vann er det prosesser som begynte under den siste istiden, som får havbunnen til å smelte.
1 Skål har vært frosset i hundre tusen år
I den kanadiske delen av Beauforthavet er området mellom kysten og kanten av dyphavet formet som en skål. Havbunnen består av blant annet gjørme som har vært frossen siden begynnelsen av den siste istiden for over hundre tusen år siden.
2 Grunnvann smelter seg vei
Fra land siver grunnvann to hundre kilometer ut langs skålens underside og stiger opp mot kanten av dyphavet. Vannet har en temperatur like over frysepunktet og smelter havbunnen, men fryser selv når det møter havvannet, som holder en temperatur på –1,5 °C.
3 Istopper og dype groper oppstår
Der grunnvannet stiger opp og fryser, dannes det små topper som kalles pingoer. Andre steder smelter blokker av is under havbunnen, noe som skaper opp til tjjue meter dype groper, mens gjørme som har smeltet, strømmer ned skrenten mot dyphavet.
Om lag samme prosess foregår på skrenten ned mot dyphavet. Når isen smelter, raser sedimentet siden det ikke lenger er noe som holder det sammen.
Det er annerledes med de merkelige toppene. De oppstår når grunnvannet siver opp til havbunnen, der det møter det iskalde havvannet og fryser. Vi kan se det samme fenomenet på land, når åsrygger med en kjerne av is oppstår idet grunnvann i områder med permafrost stiger opp og fryser til is.
De kalles pingoer, og blant annet i Sibir og Alaska har prosessen endret landskapet totalt og skapt åser som er over femti meter høye og flere kilometer i diameter.
Smelting skaper kaos på land
Mens antallet pingoer på havbunnen stiger, forsvinner de på land og etterlater seg hull som kalles pingoruiner. Årsaken er den globale oppvarmingen.
Klimaforskerne har nemlig både forutsagt og nå observert hvordan temperaturen i Arktis stiger opp til fire ganger så raskt som i resten av verden – særlig om vinteren.
Fenomenet kalles arktisk forsterkning og består i at temperaturen for eksempel i det nordlige Sibir de siste 25 årene har steget med 0,2 °C i året og i dag er opp til fem grader så høyt som på slutten av 1990-tallet.
5 grader har temperaturen i det nordlige Sibir steget de siste 20–25 årene.
Det får naturlig nok permafrosten til å tine. Og konsekvensene er tydelige.
Når permafrost forsvinner, skjer det nemlig ovenfra og ned. Det øverste laget smelter først, mens det fortsatt er is lenger nede. Smeltevannet kan ikke trenge ned i bakken, og det øverste jordlaget blir nærmest flytende.
Resultatet er ofte et lag tyntflytende gjørme som lett gir etter for vekten av et hus, en bro eller en vei.
Men smeltende permafrost skaper ikke bare kaos for folk som bor i Arktis – det kan bli et problem for hele kloden.
Permafrosten inneholder nemlig store mengder drivhusgasser og døde og begravde planterester som kan produsere enda mer gass når bakterier får forråtnelsen til å starte igjen.
Ifølge klimaforskerne er smeltende permafrost en såkalt positiv tilbakekoblingsmekanisme for den globale oppvarmingen, for når varmen smelter bakken, produseres drivhusgasser. De gassene får klodens temperatur til å stige enda mer, noe som fører til at enda mer permafrost smelter – en selvforsterkende spiral.
Gjørme skjuler klimabombe
Akkurat hvor mye drivhusgass i form av CO2 og metan, CH4, som er fanget i permafrosten på land, er usikkert.
Forskerne som står bak en spesialrapport fra FNs klimapanel utgitt i 2018, mener imidlertid at mengdene svarer til det dobbelte av atmosfærens innhold av CO2 i dag, som er om lag 410 ppm. Det vil si at for hver million luftmolekyler er det 410 CO2-molekyler.
Et totalt sammenbrudd av permafrosten vil dermed slippe ut drivhusgasser som svarer til 800 ppm CO2 ekstra, noe som vil sende totalen opp i 1200 ppm CO2 og få den globale oppvarmingen til å løpe helt løpsk.
Smeltende permafrost gjør skogbunnen flytende. Resultatet er såkalte påseilte trær, som strever med å holde seg på beina.
Gassutslippene fra landjorda er imidlertid mye mindre enn den trusselen som skjuler seg på havbunnen, for den inneholder nemlig mer enn hundre tusen år gammel is kapslet inn i gjørme.
Forskerne mener at det mange steder skjuler seg enorme mengder såkalt gasshydrat, en frossen gass med en islignende struktur.
Gasshydrat består først og fremst av metan, som er en mye kraftigere drivhusgass enn CO2. Sett over en periode på hundre år har metan faktisk 27–30 ganger så stort oppvarmingspotensial som karbondioksid.
De færreste forskere har særlig tro på at vi får et voldsomt utslipp av metan fra gasshydratene, men både svenske og russiske forskere har vist at metanet allerede har begynt å smelte på havbunnen og ende opp i atmosfæren.
Med ekspedisjonen i Beauforthavet har forskerne for første gang fått håndfaste beviser for at permafrosten også holder på å smelte på havbunnen.
Og selv om de ikke kan snu den hundre tusen år gamle prosessen, skal nye ekspedisjoner følge utviklingen og avgjøre hvor nær permafrosten er total kollaps.