Melkeveiens stjerner jordens skjebne

Forfattet av Henrik Svensmark, professor DTU Space, atmosfærefysikk, astrofysikk.

Om kvelden den 11. november 1572 oppdaget Tycho Brahe til sin overraskelse en ny og strålende stjerne i stjernebildet Cassiopeia, som han ga navnet «De Nova Stella». I dag vet vi at denne nye stjernen i virkeligheten var en eldre stjerne som endte sitt liv i en såkalt supernovaeksplosjon, men uansett årsak brøt oppdagelsen med de gamle grekernes forestilling om at stjernehimmelen var evig og uforanderlig. At himmelen er foranderlig er nå allment kjent, men det er ikke allment kjent at den foranderligheten som angår stjerners liv og død, og som foregår mange lysår borte fra oss, påvirker jorden. Faktisk har eksploderende stjerner i vår Melkevei stort sett styrt jordens klima og betingelsene for livet på Jorden; det forteller resultatet av vår, mer enn tjue års, forskning. Den siste manglende brikke i forbindelsen til melkeveien har nettopp falt på plass og er offentliggjort i tidsskriftet «Nature Communications» av meg, sammen med mine kolleger og samarbeidspartnere, Martin Enghoff, Nir Shaviv og Jacob Svensmark. Resultatet betyr at Melkeveien og jordens skydekke er tett forbundet, noe som har svært omfattende konsekvenser for klimaet og livet på jorden.

Forskningen startet i 1995, med ideen om at solen var i stand til å påvirke klimaet ved å endre jordens skydekke. Ideen var enkel og kunne delvis underbygges med satellitobservasjoner av skyer. Da det likeså var utallige studier, som viste, at historiske endringer i klimaet følger endringer i solens aktivitet, var det en naturlig hypotese, som jeg syntes det var verdt å forfølge.

Kort fortalt er solens aktivitet, gjennom magnetfeltet i solvinden, i stand til å endre mengden av kosmisk stråling som strømmer til vårt solsystem. Kosmisk stråling består fortrinnsvis av svært energirike atomkjerner, med energi som er skapt i ettterdønningene av supernovaeksplosioner, det vil si stjerner som avslutter livet i en kjempe-eksplosjon. Den energirike kosmiske strålingen beveger seg rundt i det interstellare rom og en liten del av den ender i vårt solsystem og trenger ned i jordens atmosfære. Her danner den positive og negative ioner, som hjelper molekyler med å klumpe seg sammen til aerosoler og vokse til skykondensasjonskjerner. Uten disse skykondensationskjernene ville vanndamp ikke kunne kondensere til skydråper og dermed danne skyer. Endres den kosmiske strålingen, endres antallet skykondensasjonskjerner, og det har betydning for en skys levetid og dermed hvor skyet det er. Endelig betyr et endret skydekke at mer eller mindre sollys reflekteres ut i rommet igjen, som i siste instans påvirker temperaturen og dermed klimaet. Mer kosmisk stråling betyr flere skyer og et kaldere klima, og mindre stråling betyr færre skyer og et varmere klima. Slik lyder hypotesen.

Med dette fulgte muligheten for å teste idéene eksperimentelt, og i 2007 publiserte vi de første resultatene som viste tydelig, at kosmisk stråling hjalp molekyler med å klumpe seg sammen til små aerosoler. Umiddelbart ga det anledning til optimisme, men så enkelt skulle det ikke være! De små aerosolene må øke sin vekt nesten en million ganger for å kunne fungere som skykondensasjonskjerner, og mellom 2009 og 2011 tok andre forskningsgrupper opp teorien og konkluderte ved hjelp av computermodeller, at aerosoler gikk tapt innen de var store nok til å påvirke skyene. Det ble derfor i vide vitenskapelige kretser konkludert med at teorien var død.

Computermodellers resultater er ikke nødvendigvis sannheten, og på DTU besluttet vi å teste eksperimentelt om det vitterlig er riktig at små aerosoler ikke kan vokse seg store. Først lagde vi et eksperiment hvor en mengde meget små aerosoler ble sendt inn i et stort skykammer, uten ioniserende stråling. Ganske riktig, selv om vi økte antallet av små aerosoler betraktelig, gikk de tapt innen de ble store nok til å være skykondensasjonskjerner, helt i overensstemmelse med computerresultatene. Men gjentok vi forsøket med ioniserende strålingspåtrykk vokste alle de små partiklene opp og ble til skykondensasjonskjerner, i direkte motstrid med computerresultatene. De eksperimentelle resultatene ble publisert i 2013, men på tross av dette var innvendingen fra flere sider, at det kan godt være at det virker i vårt skykammer, men i den virkelige atmosfære er det mange andre prosesser som danner skykondensasjonskjerner og den mekanismen vi ser i eksperimentet vil være ubetydelig i den virkelige verden.

Dog er naturen likeglad med, hva vi tror om den, og det er derfor beleilig at solen fra tid til annen lager naturlige eksperimenter med hele Jorden. Det skjer når solen sender store plasmautbrudd avsted mot jorden og beskytter atmosfæren mot en større del av det konstante bombardementet av kosmisk stråling. Denne effekten utnyttet vi i 2016 til å undersøke effekten på jordens skydekke og fant at det ca. en uke etter store solutbrudd dannes færre aerosoler og skyer. Den fysiske mekanismen virker i den virkelige verden.

I begynnelsen av min forskning hadde jeg ingen anelse om hvor omfattende betydningen av den kosmiske strålingen kunne være for Jordens klima, før Nir Shaviv i 2002 viste at sammenhengen også holder på astronomisk tidsskala. Akkurat som Jorden beveger seg rundt solen på ett år, beveger vårt solsystem seg rundt Melkeveiens sentrum i løpet av ca. 240 millioner år. På den reisen beveger solsystemet seg inn og ut av områder med mer eller mindre stjernedannelse og dermed mer eller mindre kosmisk stråling. Det skyldes at stjernedannelse er arnestedet for dannelsen av store kortlivede stjerner, som ender sitt liv i en supernovaeksplosjon og utgjør kilden til hoveddelen av den kosmiske strålingen. Det viser seg at jordens klima i store trekk følger stjernedannelsen omkring solsystemet. Ytterligere kunne jeg i 2012 vise at klimaendringene er så store, at de også har innflydelse på forholdene for livet på jorden. Det sees for eksempel av målinger av tungt Karbon-13, som er en markør av mengden fotosyntese som foregår i havene. Karbon-13-signalet blir lagret i sedimenter, når organisk og ikke organisk materiale synker ned på havbunnen. Sammenholdes dette signalet med stjernedannelsen og dermed hyppigheten av supernova gjennom den siste halve milliard år, får vi en utrolig overensstemmelse. Ikke nok med det! Det viser seg at diversiteten (mangfoldigheten av livet) i havene avhenger av havnivået, som er bestemt av tektonikt, størrelsen av iskapper og supernova-aktiviten, og stort sett ikke annet! Overordnet betyr det, at evolutionen av vår Melkevei og utviklingen av livet på jorden er tett forbundet. Dette er i seg selv en fascinerende erkjennelse.

Mye tyder derfor på at kosmisk stråling har stor betydning, men for å utfylle hypotesen manglet en siste forklaring på hvordan den kosmiske strålingen får små aerosoler til å bli til skykondensasjonskjerner og dermed påvirke dannelsen av skyer. Derfor gikk et teoretisk og eksperimentelt program i gang på Danmarks Tekniske Universitet. Det betydde at vi gjennom fire år arbeidet i vårt laboratorium ute på DTU i en kjeller med et 8 kubikkmeter stort skykammer, og undersøkte hva som skjer når aerosoler vokser under innflydelse av kosmisk stråling. Nå endelig, etter fire års studier, med flere blindspor, har vi funnet den etterlyste forklaringen. Ikke noe ”heureka-øyeblikk” – men et langt og seigt trekk. Forklaringen er en oversett effekt av ioners ladning og deres masse, som får aerosolene til å vokse hurtigere, og ved en hurtigere vekst vil flere av aerosolene overleve til skykondensationskjerner. Jo mer kosmisk stråling, dess flere slike kjerner, dess flere og tettere skyer, jo kaldere klima. Dermed henger hele historien vakkert sammen.

Jeg er sikker på at flere vil finne denne historien provoserende, for helt siden starten i 1996 har det vært en betydelig motstand mot denne forskningen. Som alle vet, er det store økonomiske og politiske interesser involvert i betydningen av menneskelige utslipp av CO2 for klimaet. Så ideen om at kosmisk stråling gjennom solens aktivitet også er av betydning, er blitt møtt med kritikk som ikke alltid er like vitenskapelig. Kanskje ikke overraskende har det vært vanskelig å få tilstrekkelige midler til å gjennomføre forskningen. Uansett dette, har vi nå resultater som bryter med den hittil vanlige oppfatningen om at jorden praktisk talt er et lukket system hvor klimaet utvikler seg. For eksempel gir man i geologien CO2 skylden for varme og kalde perioder gjennom de siste 500 millioner år. Men klimaendringene er drevet av stjernene, som gjennom sin betydning for livet på jorden har vært med på å bestemme CO2-nivået i atmosfæren. Endelig vil kosmisk stråling også ha betydning for det fremtidige klimaet. Alt sammen noe som bør studeres nærmere.

 

 

 

 

26 thoughts on “Melkeveiens stjerner jordens skjebne

  1. Svensmark nevner at hans arbeide har blitt møtt med “uvitenskapelig kritikk”. Det er svært beklagelig, for det burde være åpenbart for alle at Svensmarks og andres arbeid for å forstå effekten av kosmisk stråling på klimaet er meget viktig. Arbeidet burde applauderes helt uavhengig om framtidig forskning bekrefter konklusjonene.

    Men nå er det slik at at dette nettstedet har en, kan vi si, “relativt røff redaksjonell tone”. Beskyldninger om “trolling”, “oppspinn”, “jukstering”, “skam for vitenskapen” og sletting av innlegg hører nærmest med til dagens orden. (Selv er jeg blitt truet med utestengelse for argumentasjon basert på Einsteins Annus Mirabilis.)

    Det kunne være interessant å høre om Svensmark noen gang er blitt møtt med noe som nærmer seg dette utrolige personangrepet på en navngitt person.

  2. Det er vel en faktor som er viktigere enn solaktiviteten for kosmisk stråling som når jorda: jordas eget magnetfelt. Det er ikke statisk, men har snudd mange ganger, og når det snur må det nødvendigvis være meget svakt en stund.

    Her kan vi se Richard Alley beskrive Laschamp-hendelsen for ca 40000 år siden, og antyde at vi ser en tydelig signatur av høy kosmisk stråling, men ingen klar signatur i temperaturen.

    Det ville vært interessant å få Svensmarks kommenater til dette!

    • Til Raaen. Det er i moderne tid åpenbart summen av jordas og solens bidrag som skal være sterkt nok til å hindre/gi adgang til den delen av den kosmiske strålingen som kan nå ned til høyder for dannelse av lave skyer. Så må man også se på andre faktorer for skydannelse i samme nivå. Det er mange forhold som bidrar og som kan svekke styrke hverandre. Men det synes som om man er kommet nærmere en etablering av en supplerende mekanisme til Milanchovic over lange tidsskalaer, Og som åpenbart også i kortere perioder påvirker vær/klima.
      Åpenbart har man kommet frem til forhold som påvirker skydannelse. En av de mange faktorer med svak forståelse i modellene iht IPCCs fagrapporter.
      Vi må ha i bakhodet at klima primært formes i de ulike klimasoner av solhøyde, solvariasjoner, transport av varme fra ekvatoriale belte oppoever i atmosfæren (formet av atmosfærens hovedkomponenter og vanndam) og mot polene, geografiske forhold inklusive hav og havstrømmer. På toppen av det kommer hvilken innflytelse astrofysiske forhold har på de ulike kontinenter/soner/regioner/land helt ned til lokalnivå. Jeg nevner endring i solens magnetfelt, innstråling og frekvensspektrum, månens tidevannsykluser, jordrotasjon mm.
      Det er jo på disse forhold man burde ha fokus – ikke på CO2-økning som idag har liten teoretisk tilleggseffekt og med dagens konsentrasjoner overdøves fullstendig av vanndamp.

      • Jeg spurte et spesifikt spørsmål om en spesifikk hendelse for omtrent 40000 år siden. Ellestads svevende generaliteter adresserer ikke det.

        Mitt spørsmål til Svensmark står fortsatt helt ubesvart.

  3. Interessant studie fra Svendmark.

    Dersom det er korrekt at redusert solaktivitet fører til økt kosmisk stråling, som i sin tur fører til økt skydannelse og økt nedkjøling av jorda, så har vi over mange år hatt minst to faktorer som skulle ført til reduserte temperaturar. Likevel ser vi at temperaturen auker.

    Betyr Svendsmarks funn at klimafølsomheten til CO2 er undervurdert, og at CO2-hypotesen er styrka?

    • Fint å få ytterligere bevis på solen, kosmos og plantenes posisjoner, som styrer klimaet på jorden. Og ikke 0,004% CO2 i atmosfæren.

      • Hei Lars Olav!
        Ja, det er mange faktorer som er med på å styre klimaet på jorda. Og Svenmarks teori er interessant. Kanskje meire på lang sikt (jordas bane gjennom verdensrommet) enn på kort sikt (noen få hundreår) eller vår levetid (under 100 år).

        På kort sikt, slik vi opplever det:

        I mange år har det nå vore redusert solaktivitet. Det skulle vel føre til svekke temperaturen på jorda?
        Dersom Svenmarks teori stemmer skulle vel det også føre til fleire skyer og svekka temperatur på jorda?

        Trass i desse to faktorane som skal trekke temperaturen ned, så aukar likevel temperaturen på jorda. Både i atmosfæren og i havet. Når det ikkje er på grunn av sola og kosmisk stråling, Kva er det da, Lars Olav?

        Kanskje 0,04% CO2 og sterk auke har betydning likevel? (Ikkje 0,004 % som du skriv).
        Eller kva for forklaring har du?

        • Folke. Nå har Klimarealistene og jeg forklart deg meget detaljert om den store klimasvindelen til Al Gore, IPCC, politikken og alt om den feilaktige CO2 hypotesen flere ganger. Å gjenta bevisene mot CO2 hypotesen flere ganger blir noe slitsomt.

          • Lars Olav, du skriv: “Folke. Nå har Klimarealistene og jeg forklart deg meget detaljert om den store klimasvindelen til Al Gore, IPCC, politikken og alt om den feilaktige CO2 hypotesen flere ganger. Å gjenta bevisene mot CO2 hypotesen flere ganger blir noe slitsomt.”

            Du må visst ha misforstått fullstendig. Eg spurte ikkje kva du meiner om Al Gore, IPCC eller CO2 hypotesen. Eg spurte om kva du meiner det er som gjør at atmosfære og hav blir varmere, når solaktivitet og Svensmark-teorien begge tilsier at det skulle bli kaldare.

            Om du meiner at du kan sjå heilt bort frå CO2-hypotesen så er jo det heilt greit. Men det eg spurte om var altså alternativet.

            Og om du ikkje har noko svar så er det også heilt greit for meg.

            God jul!

      • Ellestad: Svaret ditt er jo ikkje eit svar (som venta). For kva er årsaka til temperaturauken når både sola og Svenmarks teori skulle føre til redusert temperatur?

        • Og svaret du kommer med er som forventa og som alltid med en liten spydighet. Vennligst slutt med det er du snill. Om noen svarer deg spydig eller svært ironisk har du selvfølgelig tillatelse som alle andre og gi tilsvar, men unødvendig krasse svar bør du og alle andre unngå etter beste evne.
          Dessuten får du jo svar på spørsmålet via svaret som Raaen fikk, eller?

        • Folke, om du setter deg inn i solaktiviteten de siste 400 år, vil du se at dette bekrefter klimavariasjonene og forsterkningen av Stensmarks kosmos observasjon. I nutid, en maksimum av solaktivitet frem til år 2000, som nå flater ut er i god overenstemmelse med hiatus..

        • Svaret ligger der for dem som vil se Forfang, og det er de som fortjener svar. De faktorene jeg nevnte distribuerer forsinkede effekter til ulike deler av kloden. Solen virker til eks på alle steder til samme tid, men havstrømmer bruker lang tid til ulike regioner der de har effekter. Vindene kortere tid. Ta med måne og jordrotasjon og ulike ENSO-faser. Osv Så setter disse effektene seg sammen.
          I tillegg kommer de kontroversielle metoder for tempetaturjusteringer fra IPCC osv.
          Nok å ta av.

          • Dette blir for sterk kost for Forfang og hans like. Fornektere av vitenskap og observasjoner .Tviholde på politisk CO2 hypotese med store økonomiske og politiske krefter bak er nok enklere for disse kverulanter og deres politiske og ikke befestede sannsynlighet for CO2 hypotesen.

  4. Låter veldig spennende dette. Selve artikkelen med alle formler overlater jeg med varm hånd til de som begriper den. Regner med at dere vil få en del kommentarer på artikkelen i Nature, også?

    “Det viser seg at jordens klima i store trekk følger stjernedannelsen omkring solsystemet.”

    Har noen en link til artikkelen fra 2002 og også den fra 2012, som viser samvariasjonen mellom kosmisk stråling og klimaet på jorden?

    • Svensmarks teori er interessant, men det synes ikke å være neon korrelasjon hverken mellom kosmiske strålinger og skydekke (se for eksempel figur 2c i Laut 2003 (http://stephenschneider.stanford.edu/Publications/PDF_Papers/Laut2003.pdf )

      eller mellom kosmisk stråling og temperatur, se figur 8 i Krivova og Solanki 2003 (http://www2.mps.mpg.de/homes/natalie/PAPERS/2003ESASP_535__275K.pdf).

      Som det framgår av den siste figuren kan det synes som om det var en sammenheng frem til 1970, men siden da har den komiske stråling økt, hvilket skulle føre til mer skyer og lavere temperatur, mens i virkeligheten har temperaturen steget betydelig siden 1970.

      • Tror ikke du helt har fått med deg hva som på en måte er “bevist” eller sannsynliggjort. Det er for det første bekreftet via et eksperiment at man kan få denne typen aerosoler til å vokse for nødvendig størrelse til å kunne danne dråper og dermed skyer. Det er dette det har vært stor uenighet om. Slik jeg forstår det skjer dette via ionisering som nå er bekreftet. Man fikk også en mulighet til å bekrefte eller avkrefte hvordan solflekker eller solutbrudd eller “coronal mass ejections” ville hindre skydannelse (og dermed varmeøkning) ved en tilfeldighet da dette faktisk nylig skjedde.
        Dette er vel hovedårsaken til publisering.

        On rare occasions the Sun ejects solar plasma (coronal mass ejections) that may pass Earth, with the effect that the cosmic ray flux decreases suddenly and stays low for a week or two. Such events, with a significant reduction in the cosmic rays flux, are called Forbush decreases, and can be used to test the link between cosmic ray ionization and clouds. A recent comprehensive study identified the strongest Forbush decreases, ranked them according to strength, and disussed some of the controversies that have surrounded this subject7. Atmospheric data consisted of three independent cloud satellite data sets and one data set for aerosols. A clear response to the five strongest Forbush decreases was seen in both aerosols and all low cloud data7. The global average response time from the change in ionization to the change in clouds was ~7 days7, consistent with the above growth rate of ~0.4 nm h−1.

        Det er greit å vite hva vi diskuterer. Påstandene til Svensmark er fortsatt kontroversielle, men kan være med på å forklare klimaendringer vi fortsatt ikke fullt ut forstår. Spesielt når modellene og påstandene om at dette skyldes CO2 feiler så til de grader.

      • Hei Erik. Nå mente jeg vel den langsiktige korrelasjonen, dvs den over 240 mill år rotasjonen. Har du noen link der?

      • Likevel er det f.eks. Gode korelasjoner mellom kosmisk stråling og viktige klimafaktorer Knfr J. Kirkbys 2007.

      • Se denne lenke for dem som har adgang, eventuelt let den opp på et eller annet nettsted. Det er jo nettopp det gode samsvar mellom kosmisk stråling og klimaendringer som fikk CERN til å investere mange titalls millioner i bygging av avanserte testanlegg og tilhørende forskning.
        https://link.springer.com/article/10.1007%2Fs10712-008-9030-6 eller se etter hans foredrag med mange figurer.

  5. Meget interessant oppsummering av Henrik Svendsmark av gjenkjennelige prosesser og en klar konklusjon som burde aksepteres bredt i klimaforskningsmiljører. Siden dette ikke handler om “tro” og “overbevisning”, men ideologi, blir det selvfølgelig vanskelig å samle “stemmer”…
    “Forskere” som har blitt politikere, og som fremmere av ideologier i stedet for vitenskaplige forskningsresultater, er fremtidens problem, en svøpe for våre etterkommere…

Comments are closed.