Forskning i Grønlands ældste is og Universets tunge stjerner får kæmpe EU-bevillinger

Vi har boret iskerner i Grønland siden 1955. Men den ældste og allerdybeste is gemmer stadig på hemmeligheder, som ingen endnu har afkodet. Eksempelvis om, hvornår Grønland var dækket af skov, og hvornår Indlandsisen blev dannet. I en unik samling af gamle iskerner og med en helt nyboret kerne vil isfysikere fra Niels Bohr Institutet finde svar i fortiden, der kan gøre os klogere på fremtidens klimaforandringer.

”Svarene gemt i den ældste is vil pege ind i fremtiden og give os langt mere præcis viden end der findes i dag om, hvor meget verdenshavene vil stige, og om hvornår Indlandsisen ikke længere står til at redde. Det er altså ikke kun eksotisk grundforskning, men vigtig viden om, hvor robust Indlandsisen er over for klimaforandringer,” siger professor Dorthe Dahl-Jensen fra Niels Bohr Institutet.  

Hun leder det storstilede forskningsprojekt, som de kalder GREEN2ICE, og som netop har modtaget godt 103 millioner kroner fra programmet ERC Synergy, der kun uddeles sjældent af Det Europæiske Forskningsråd. Godt 63 millioner kroner går til Københavns Universitet.

”Det her er et drømmeprojekt for mig – noget, jeg har gået og tænkt på at rode med i mange år. Når vi borer iskerner, får vi nemlig noget fascinerende materiale op nede fra bunden i form af sten, jord, små plantefossiler og gasser indkapslet i luftbobler i isen. De viser, at Grønland engang har været dækket af skov. Ved at se på materialerne kan vi finde ud af, hvornår det var, hvilken slags skov det var, og hvor varmt det har været, for at skoven kunne stå,” forklarer Dorthe Dahl-Jensen.

I projektet vil forskerne bl.a. lave målinger af, hvornår gassen i de små luftbobler i isen blev indkapslet. Andre målinger går på, at se på hvor længe det er siden, at stenene fundet i iskernerne modtog sollys.

Men fordi materialet er så sjældent og svært at skaffe, har forskerne ladet det ligge i fryseren i mange år, siger lektor og isfysiker Anders Svensson, som er den anden KU-forsker i projektet:

”Vi har kun én chance. For der er så lidt af dette materiale i iskernerne, og det kan kun bruges én gang. Derfor er der en meget stor risiko ved at tage fat på det, og derfor har vi aldrig har turdet før nu, hvor metoderne er blevet bedre. Men der er også enormt meget at vinde, hvis vi lykkes med det.”

Eksperternes bedste bud på, hvornår Grønland sidst var helt isfri er cirka én million år siden. Den hypotese, vil forskerholdet prøve med nye metoder. For indtil nu har det kun været muligt at datere is ca. 130.000 år tilbage.

GREEN2ICE-forskerholdet udgøres foruden Dorthe Dahl-Jensen og Anders Svensson af François Fripiat fra Université Libre Bruxelles i Belgien og Pierre-Henri Blard fra CNRS-Lorraine University i Frankrig. Derudover er GEUS, DTU og University of Manitoba med i GREEN2ICE som øvrige samarbejdspartnere.

En eksplosion af heavymetal

Det er guld og platin. Det er tin og uran. Det er det livsnødvendige jod, vi har i blodet. Det er metallet molybdæn, som alle levende organismer bruger for at overleve. De tunge grundstoffer er en vigtig del af verden omkring os. Det har dog altid været en stor gåde, hvordan de egentlig bliver til.

I forskningsverdenen peger pilen mest i retning af, at de tungeste grundstoffer i det periodiske system bliver skabt i den gigantiske eksplosion, der sker, når to neutronstjerner brager sammen – et fænomen der kun finder sted én gang hvert 100.000 år i vores galakse. Den eneste gang, man har observeret fænomenet detaljeret var i 2017. Men hvordan det foregår rent fysisk, har endnu ikke været muligt at svare på.

Det vil forskerne i det andet ambitiøse projekt, som Københavns Universitet har fået en ERC Synergy-bevilling til, nu gøre. Projektet HEAVYMETAL har modtaget knap 84 mio. kroner, hvoraf næsten 22 mio. kroner er givet til Darach Watson fra Niels Bohr Institutet, som leder projektet.

”Neutronstjerne-sammenstød er et skatkammer af information, der potentielt giver os mulighed for at besvare nogle af de største åbne spørgsmål inden for fysik og kosmologi. Først og fremmest om hvordan en lang række af vores grundstoffer bliver til. Men det er ekstremt svært at undersøge. Jeg tror dog på, det er muligt med det hold, vi her har samlet,” siger astrofysiker og lektor Darach Watson.

Nøglen er at tyde de spektroskopiske data fra eksplosionen, som blev skabt under stjerne-sammenstødet i 2017. På den måde vil forskerholdet i detaljer kunne se de nyskabte tunge grundstoffer, der bliver blæst ud i en radioaktiv ildkugle, når neutronstjerner brager sammen.

Det kræver dog først og fremmest at kunne modellere de tunge grundstoffers meget komplekse atomstrukturer, hvilket er ekstremt vanskeligt.

”Men vi forventer at kunne måle, både hvor og hvordan de tunge grundstoffer bliver dannet, hvordan de bliver fordelt, hvor meget stof der bliver spyet ud og mere til. Vi vil altså dissekere selve eksplosionen og som de første i detaljer kortlægge kernefysikken i den proces,” forklarer Darach Watson.

Og det vil formentlig også kunne give svar på flere store spørgsmål såsom hvor hurtigt Universet udvider sig, og hvordan sorte huller bliver til.

HEAVYMETAL har samlet fire forskellige forskergrupper i et internationalt hold af verdensførende eksperter inden for hver deres felt. Udover Darach Watson, som er gruppeleder i København, leder Andreas Bauswein gruppen i GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung i Tyskland, Padraig Dunne leder gruppen fra University College Dublin i Irland og Stuart Sim gruppen fra Queen’s University i Belfast, Nordirland.

”For mig er det et drømmehold. Normalt sidder man som forsker meget for sig selv. At vi kan gøre så direkte brug af hinandens forskellige ekspertiser, vil gøre en kæmpe forskel og accelerere forskningen, så vi kan skabe resultater meget hurtigere,” slutter Darach Watson.