Underjordiska spår efter urtidens klimat

Vi tar av från E4:an vid Timrå, far uppströms Faxälven, passerar Utanede och Gubbhögen. I bakluckan ligger hjälmar, nödfiltar, hammare, mejslar och ett fältkök. En mörkgul höstmåne går upp över vita strandbjörkskogar, lilaskimrande gråalar, tallhedar och kalhyggen, som redan täcks av ett flor av snö. Vi närmar oss Dunderklumpens marker, i det nordligaste av Jämtland: här ligger Jormlien och Stora Blåsjön. Så är vi framme vid Ankarvattnet, där grottforskare och grottutforskare fått mat, husrum och lokalkännedom hos flera generationer av familjen Edfors.

Den här kvällen är det Hanna Sundqvist, paleo­klimatforskare vid Stockholms universitet, och hennes fältassistent Johannes Lundberg, som efter 80 mils körning kliver ur bilen och sätter ner fötterna i den knarrande oktobersnön.

Syftet med resan är att få med sig två lämpliga stalagmiter, som ska hjälpa till att lägga pusslet över Europas historiska klimat.

Stalagmiter började användas som naturliga klimatarkiv i slutet av 1960-talet, och forskningsområdet har ökat starkt de senaste 15 åren. Hanna Sundqvist är den enda forskare som specialiserat sig på droppstenar i svenska grottor.

Bara fyra kilometer härifrån, uppe på fjället i ett smalt stråk av prekambrisk till marmor omvandlad kalksten, ligger Sveriges längsta grotta, Korallgrottan, som upptäcktes så sent som 1985.

– Hittills har grottutforskare lyckats kartlägga 6 300 meter med gångar. Men det finns också ännu aktiva, vattenfyllda och outforskade delar, säger Johannes Lundberg, som själv är erfaren grottutforskare. Han har bland annat upptäckt Skandinaviens längsta grotta, Tjoarvekrájgge i Norge.

Djupt inne i Korallgrottan har Hanna Sundqvist tagit prover ända sedan sommaren 2000. Närmare bestämt håller hon till i den så kallade Dekorerade gången, i den del av grottsystemet som fått namnet Korkskruven, eftersom den består av ett virrvarr av gångar i både höjd- och sidled. Vid det här laget har hon varit i grottan närmare 30 gånger. Hon har tre stalagmiter från grottan sedan tidigare och har nu fått tillstånd från länsstyrelsen att ta två till.

– Droppstenar kan ge detaljerad information om gångna tiders klimat- och miljöförändringar. Men varje stalagmit är unik med sin egen respons på externa processer. Därför behöver man fler än ett exemplar från varje grotta. Detta är ett dilemma, eftersom man samtidigt vill bevara grottorna intakta, säger Hanna Sundqvist.

Det forskningsprojekt som för henne hit denna gång är ett svensk–franskt samarbete, där flera olika slags naturliga klimatarkiv ska jämföras med varandra. Här i Jämtland ska stalagmiter, sediment från närliggande sjöar och årsringar från träd undersökas, och de ska sedan jämföras med stalagmiter, sjösediment och trädringar från bland annat Tyskland, Frankrike och Slovenien. Syftet är att ge en mer detaljerad bild av hur klimatet varierat i Europa de senaste 2 000 åren.

Eftersom det inte finns dokumenterade meteorologiska data så långt tillbaka i tiden, får vi nöja oss med de approximationer som naturliga klimathistoriska arkiv kan ge, så kallade ”proxydata”. Sådana behövs också för att utvärdera de modeller som används för att förutsäga framtidens klimat.

Modellerna kan köras både bakåt och framåt i tiden. Genom att jämföra deras tidigare data med historiska proxydata kan modellerna justeras så att osäkerheterna i framtida klimatscenarier minskar.

– Det är viktigt att komma ihåg att proxydata nästan alltid är medelvärden, påpekar Hanna Sundqvist. De kan visa medeltemperaturen under kanske hundra år. Den historiska värmeperioden kring 900-talet ser ut att ha varit lite varmare än den vi har i dag, men uppvärmningen fram till den gick inte lika fort som den uppvärmning som pågår nu. Med i dag menas då ett medeltal för 1900-talet. Vi kan ännu inte jämföra proxydata med dagens data i dag, eftersom vi inte kommer att ha motsvarande medelvärde för i dag förrän om 50 år, säger Hanna Sundqvist.

Det är en strålande solig morgon när vi nästa dag spänner på oss ryggsäckarna med provtagningsutrustning, skyddskläder och mat och vandrar upp mot grottan. Vi går längs Leipikälven, över spångade myrar, fjällbäckar och genom gran- och björkskog.

Väl framme måste utrustningen packas om i stöttåliga väskor och vattentäta säckar. Vi drar på oss knäskydd, gummistövlar, regnbyxor och arbetsoveraller över underställen av ull – inne i grottan är det kallt som i ett kylskåp, lerigt, blött och kolmörkt. Mössa, hjälm och lampa på huvudet, fingervantar på händerna och utanpå dem tjocka gummihandskar.

Vi tar oss ner genom den så kallade Doliningången, där också turister får komma ner under guidade turer. Till en början kan vi gå någorlunda upprätt och bära säckarna i en rem över axeln, men längre in i grottan, där gångarna blir trängre, ömsom drar vi, ömsom skjuter vi säckarna framför oss över det leriga, skrovliga och bitvis vattentäckta golvet, och vi kryper på knäna eller ålar oss fram på mage, rygg eller sida.

I en del av gångarna finns rikligt med utfällningar som ser ut just som koraller. Genom nästan osynligt tunna sprickor sipprar kalkhaltigt vatten och bildar istappsliknande stalaktiter ner från taket, stalagmiter upp från golvet, hela draperier av kalcit och alla möjliga andra formationer som på grottspråk kallas heliktiter, flowstone, rimstone, knoppsinter och grottpopcorn.

– De äldsta stalagmiterna började växa här vid senaste istidens slut, för tiotusen år sedan, berättar Hanna Sundqvist.

Själva grottan är betydligt äldre än så, kanske en miljon år gammal, och har hunnit uppleva flera istider. Men vid den senaste inlandsisens avsmältning låg hela grottan under en isdämd sjö och alla tidigare droppstensbildningar sköljdes bort med smältvattnet.

Men så visar Hanna Sundqvist något som ligger inkilat mellan två block: det är en några centimeter tjock bit av så kallad flowstone, vackert randig i brunt och vitt. Flowstone är en kalcitutfällning som bildats av rinnande, snarare än droppande, vatten.

– Jag har låtit analysera den här och det visade sig att den kommer från värmeperioden Eem. Den bildades för mellan 125 000 och 121 000 år sedan, under den period när Eem var som varmast, säger Hanna Sundqvist.

– Sådana gamla bildningar finns bara kvar i fickor, eller som här, stadigt fastkilad mellan blocken, säger hon.

Kalcitutfällningarna dateras med hjälp av uran–torium-metoden, som bygger på att uranisotoper (U) sönderfaller till dotterisotoper av torium (Th). Eftersom torium är olösligt i vatten, finns det inget torium i vattnet när kalciten fälls ut och produktionen av torium, ²³⁰Th, ur sönderfallande uran, ²³⁴U, blir därför en klocka som säger hur lång tid som har gått sedan utfällningen skedde.

Uran–torium-klockan går att översätta direkt i kalenderår. Att metoden lämpar sig väl för stalagmiter är en av fördelarna med att använda dessa som naturliga klimatarkiv. Andra fördelar är att de finns över hela världen och täcker in långa tidsperioder.

– Man kan också forska länge på samma stalagmit, ta prover igen och igen, säger Hanna Sundqvist och berättar om en av pionjärerna på området, fransmannen Dominique Genty, som också deltar i det pågående samarbetsprojektet:

– Han forskar i en grotta som han lekte i som barn. Då snodde han med sig en stalagmit som han fortfarande tar prover på, nästan ett halvsekel senare.

När dateringen väl är gjord, återstår den betydligt mer komplicerade analysen av hur temperaturen varierat under stalagmitens uppbyggnad.

– Stalagmiterna bildas av kalkhaltigt vatten som droppar ner på grottgolvet och avsätter lager på lager av tunna skikt av kalciumkarbonat. Här i Korallgrottan är tillväxten mycket långsam jämfört med i tropikerna, bara någon eller några millimeter per århundrade. När klimatet ovan jord ändras och det blir varmare eller kallare och regnigare eller torrare, så påverkar det mängden vatten som sipprar ner i grottan och också vattnets sammansättning. Bland annat påverkas den relativa mängden av de två vanligaste syreisotoperna, ¹⁶O och ¹⁸O, berättar Hanna Sundqvist.

– Syreisotoperna säger något om varifrån nederbörden kommer, hur långt den har transporterats och hur stor den är. Sommarnederbörden är tyngre och vinternederbörden lättare, beroende på att den tyngre isotopen lättare kondenserar.

Men regnvattnet från sommaren hinner blandas med det från vintern innan det når grottan. Hanna Sundqvist har med sina regelbundna provtagningar kunnat konstatera att det vatten som droppar ner och bildar stalagmiter motsvarar ungefär ett årsgenomsnitt av den nederbörd som faller utanför grottan.

– Om vintrarna har varit kalla, blir det mindre nederbörd. Då är marken frusen längre och det betyder att sommarvärdena får större genomslag i det vatten som når grottan. När det däremot är varma, nederbördsrika vintrar, blir vintersignalen starkare. Det innebär att högre värden (mer av den tunga syreisotopen i förhållande till den lättare) tyder på att det varit kallt, och lägre värden tyder på att det varit varmt. Alltså ett negativt samband mellan isotopvärdena och temperaturen – tvärtemot vad man skulle kunna tro, förklarar Hanna Sundqvist.

En stalagmit, som hon tog med sig härifrån 2005, visade sig ha vuxit kontinuerligt de senaste 4 000 åren. I den kan hon avläsa särskilt höga värden under 1300–1700-talen, en kall period som brukar kallas lilla istiden, och särskilt låga värden under 800–1000-talen, som ofta kallas den medeltida värmeperioden.

Men stalagmiten har också höga värden av den tyngre syreisotopen i förhållande till den lättare under åren 350–100 f.Kr., vilket alltså skulle tyda på ytterligare en kall period i områdets historia. Hanna Sundqvist kan också se flera perioder med låga värden, bland annat de senaste tvåhundra åren, som med hennes tolkning betyder att det varit varmare.

Resultaten måste hela tiden jämföras med vad andra naturliga klimatarkiv visar, dels för att förstå hur grottans stalagmiter fungerar som klimatarkiv, dels för att avgöra i vilken mån de speglar regionala eller bara lokala klimatförändringar.

De två nya stalagmiterna ska förhoppningsvis ge svar på om Hanna Sundqvists nuvarande tolkning stämmer, eller om hon måste justera den.

När det är dags att hacka loss de exemplar hon sett ut, lägger sig Johannes Lundberg på mage och ålar sig försiktigt fram i Dekorerade gången, utan hjälm för att inte riskera att skada någon av de ömtåliga stalaktiterna i taket. Den första stalagmiten sitter fast i sintern under leran och Johannes Lundberg får kämpa i en halvtimme för att få loss den, med så lite åverkan på grottan som möjligt. Den andra stalagmiten släpper betydligt lättare. När de har lossnat packar Hanna Sundqvist omsorgsfullt ner dem i sin säck, tillsammans med flera små burkar med droppvattenprover.

Vi krånglar oss ut ur Korkskruven och tillbaka till en av grottans stora salar, Pipkrakesalen, där vi riggar det lilla fältköket på den lutande sedimentpacken som utgör salens golv. När ljuset från våra pannlampor träffar grottväggarna glittrar det som en stjärnhimmel. Det är jordbakterier som reflekterar ljuset i skimrande stråk av silver, och som också ger den karakteristiska grottdoften.

Vad är drömresultatet när du ska tolka stalagmiterna? frågar jag Hanna Sundqvist, medan vi avnjuter den frystorkade måltiden. Hanna börjar svara, men så hejdar hon sig och ser klurig ut.

– Det enklaste vore förstås om alla stalagmiterna visar samma sak – då blir de lättare att tolka, säger hon. Men det vore faktiskt roligare om de inte gör det, för då tvingas jag förstå mer om just ”mina” droppstenar, och vad som har hänt här. Och ibland kan det krångliga vara det roliga.

Prisbelönt landskap

Bjurälvens karstlandskap, alldeles intill Korallgrottan, utnämndes i år till Sveriges mest spännande geologiska sevärdhet, när tävlingen Geologiskt arv avgjordes. Här har kalkstenen vittrat och omskapats av Bjur­älvens vatten, vilket skapat märkliga formationer och påverkat hela landskapet. Numera strömmar älven både ovan och under jord. Fiskar har setts simma omkring i underjorden.