Banebrytende geologiske oppdagelser

Banebrytende geologiske oppdagelser

Under Fram-ekspedisjonen 1893-96 stod geologiske undersøkelser og geofysiske målinger sentralt, og de utgjorde en hoveddel av de vitenskapelige resultatene som ble publisert i de seks monumentale bindene som ble utgitt i etterkant av Framferden.

Fridtjof Nansens Fram-ekspedisjon fra 1893 til 1896 hører med til de aller største bragdene i Arktis [1]. Det som krevdes var oppdagertrang, eventyrlyst, en sterk vilje og en god plan. At ekspedisjonen ble en suksess, både teknisk og vitenskapelig, bidro til å sikre velfortjent ære, både i samtid og ettertid.

Fridtjof Nansen (1861-1930) var ikke utdannet geolog. Men med en vitenskapers medfødte nysgjerrighet og vitebegjær, og med noen av norsk geologis ubestridte nestorer ved sin side, Waldemar Chr. Brøgger (1851-1940) og Hans H. Reusch (1852-1922), skulle han likevel grave dypt i faget.

Blant Nansens vitenskapelige arbeider publisert i årene etter Fram-ekspedisjonen finner vi også flere som handler om geologi. Den finske kvartærgeologen V. Tanner omtalte i 1930 Nansens publikasjon om «The Strandflat and Isostasy» fra 1922, som «ett av de viktigaste alster som nordisk naturforskning frambragte under senare decennier och som gjennom sina konsekvenser måsta antages på et gjenomgripande sätt komma innverka på de olika grenarne av naturforskningen i Norden».

Tanner hadde sine ord i behold for 80 år siden, og flere av Nansens oppdagelser er like relevante i dag.

[1] Fridtjof Nansen, 1897; Med Fram over Polhavet

Nansen-Amundsen-året

I 2011 sammenfaller to jubileer av stor betydning for Norge: Det er 150 år siden Fridtjof Nansen ble født, og 100 år siden Roald Amundsen nådde Sørpolen. Regjeringen tok initiativet til Nansen-Amundsen-året 2011.

Målet for jubileet er å utbre kunnskap om og engasjement rundt Nansen og Amundsens liv og virke. Rollene som nasjonsbyggere og polarhelter og innsatsen på de vitenskapelige og litterære områdene skal belyses, i tillegg til Nansens innsats på det humanitære området og hans rolle som diplomat og politiker.

Mindre kjent er Nansens bidrag innen geologi. Han har, til tross for at han ikke var utdannet geolog, sterkt bidratt til geologisk forskning, og han vil spesielt bli husket for sitt bidrag til sin teori om hvordan strandflaten ble dannet.

En plan blir lagt

Kartet viser Framekspedisjonens, samt Nansens og Johansens, ruter over Polhavet. Fra Nansen, F. 1897. Fram over Polhavet. Den Norske Polarfærd 1893–1896

En høstdag 1884 satt den 23 år gamle Nansen fordypet over en artikkel i Morgenbladet. Det var funnet noen gjenstander på Grønlands sørvestkyst som måtte stamme fra seilskuta Jeannette. Noen år tidligere hadde den frosset fast i isen ved Wrangeløya (71° 35′ N, 175° 6′ Ø) ogdrevet vestover med isen i to år fram til 12. juni 1881, før skipet ble skrudd ned utenfor De nysibiriske øyer.

Inspirert av det han leste, unnfanget unge Nansen sin store plan: «Det slo meg straks at der var veien gitt. Kunne et isflak drive tvers igjennom det ukjente, måtte en slik drift også kunne anvendes i forskningens tjeneste – og planen var lagt.»

Planen var – ganske enkelt – å la seg fryse fast i isen med et skip som hadde nok styrke og smidighet til å tåle isens krefter, samt nok plass til å huse en gruppe på ti-tolv kraftige og sunne menn, med hunder, vitenskapelig utstyr og nok proviant og utrustning til et opphold som kunne komme til å strekke seg over flere år. Etter hans beregninger måtte ismassene bruke om lag 700 døgn på å drive fra De ny-sibirske øyene til et sted nord for 80°N på Grønland.

Nansen var tydelig på at et av hovedmålene ved ekspedisjonen skulle være vitenskapelig utforskning. I beskrivelsen av sine planer, publisert i Naturen 1890, skrev han: » Saafremt videnskabelig forskning overhoedet har noget værd for menneskeheden, da maa det erkjendes, at den hidtil drevne polarforskning har bragt resultater af saa stor betydning, at det i øieblikket ikke kan overskues, hvor langt de vil række.» Han fortsatte: ”Paa hva trin vilde vel den fysiske geografi, oceanografien og meteorologien have staaet uden den, hvilke vældige bidrag har ikke polarforskningen ydet til palæentologien, geologien, læren om glacialtidene og om jordens tidligere varmeperioder, zoologien, botaniken, dyre- og plantegeografien, læren om luftelektriciteten og om jordmagneismen o.s.v. o.s.v”.

I en artikkel i Morgenbladet fikk Nansen sterk støtte av geologen Hans H. Reusch.

Fridtjof Nansen sitter og røyker pipe ved Fram 16. juni 1894. "Og over alt annet, en uovervinnelig lyst til å lære å kjenne og forstå alt han så i naturen". Sitat fra W. Werenskiold, 1961, om Fridtjof Nansen som vitenskapsmann. Foto: Nasjonalbiblioteket, Billedsamlingen

Fridtjof Nansen sitter og røyker pipe ved Fram 16. juni 1894. «Og over alt annet, en uovervinnelig lyst til å lære å kjenne og forstå alt han så i naturen». Sitat fra W. Werenskiold, 1961, om Fridtjof Nansen som vitenskapsmann. Foto: Nasjonalbiblioteket, Billedsamlingen

Nye tanker om strandflaten

Fram stevnet ut fra Kristiania lørdag 24. juni 1893. Brøgger var med på reisen fra Ørlandet til Tromsø, og på turen nordover langs norskekysten diskuterte Nansen geologi og landskap med geologiprofessoren. Nansen var spesielt opptatt av dannelsen av den karakteristiske strandflaten, og oppover langsHelgelandskysten, hvor den kan bli opp mot 40 km bred, fikk han god anledning til å ta den i øyesyn.

Litt senere, på samme tid som Fram drev over Polhavet, ble strandflaten som geomorfologisk fenomen vitenskapelig beskrevet av geologen Reusch. Begrepet the Norwegian Strandflat ble derfor først introdusert av Reusch, da han i 1894 publiserte sin artikkel «Strandflaten, et nyt træk i Norges geografi».

Nansen delte Brøggers og Reuschs felles oppfatning om at strandflaten i hovedsak var dannet av marin erosjon, men han var uenig med de eldre herrene når det gjaldt i hvilket geologisk tidsrom strandflaten var blitt dannet i. I motsetning til Brøgger og Reusch hevdet Nansen at fjordene var dannet før strandflaten.

Ifølge Nansen måtte strandflaten ha blitt dannet under istidene. Han mente at isens gjennomgripende oppskjæring av kystlandskapet, med fjorder, sund og tallrike øyer, bidro til at landet lettere ble erodert over større flater, slik at den vidstrakte strandflaten kunne dannes.

I årene etter Fram-ekspedisjonen utviklet Nansen sine teorier om strandflaten. Hans teorier ble publisert i 1922, i form av en omfattende og veldokumentert monografi, The Strandflat and Isostasy. Publikasjonen, som kom til å bli hans mest omfattende geologiske arbeid, ble dedisert til minnet om Reusch som døde samme år.

Fossilfunn langs Sibir-kysten

Den 21. juli la Fram ut fra Vardø med kurs rett øst over Barentshavet mot Novaya Zemlya.
Barentshavet er et grunt sokkelhav og dekker et areal på 1,4 millioner km² (Norges areal er til sammenligning 324.000 ²). Det aller meste er grunnere enn 300 m, og flere steder finnes banker med vanndyp mindre enn 200 m, slik som Svalbardbanken, Storbanken og Sentralbanken. I den øst-vestgående Bjørnøyrenna, som skjærer mellom Bjørnøya og Fastlands-Norge, når derimot vanndypet ned mot 500 m.

Som et sentralt bidrag til de vitenskapelige resultatene fra Framekspedisjonen publiserte Nansen i 1904 et banebrytende arbeid om dybdeforhold i Polhavet. Her diskuterte han også dannelsen av kontinentalsokkelen.

Gjennom de siste to-tre millioner år har Barentshavet, på samme måte som Skandinavia, flere ganger vært dekket av is. I løpet av denne, geologisk sett, relativt korte tidsperioden, har et kilometertykt lag med sedimenter blitt erodert bort i det sørlige Barentshavet, mens erosjonen har vært oppimot tre km på Svalbard. Det meste av erosjonsmassene har blitt fraktet vestover og dumpet ned i store vifter langs Eggakanten.

Gjentatte perioder med landheving og erosjon har derfor hatt stor betydning for utformingen av sokkelen. Nansen mente at Barentshav-sokkelen var tørt land før de store istidene, og at elver bredte seg utover og gravde seg ned i det vidstrakte slettelandskapet. Denne antagelsen baserte han på sine egne bunntopografiske undersøkelser, kombinert med sammenstilling av alle tilgjengelige havbunnsdata samt observasjoner av formen på landområdene som omkranser Barentshavet. I dag ser vi at Nansens teorier var riktige.

Lørdag 29. juni 1893 seilte Fram østover langs kysten av Sibir inn mot Jurgorstredet og Khabarovo. Her foretok Nansen flere geologiske undersøkelser. Nær øya Sakoli fant han en liten klippe med fossiler. Dagen etter fant han en kalkrik skifer med relativt godt bevarte fossile skjell (armføttinger) og fragmenter av trilobitter ved stranden nedenfor lagerhuset i Sibiriakoff.

Nansen brakte funnene med seg tilbake til Paleontologisk museum i Kristiania Her fikk paleontologen Johan Kiær (1869-1931) anledning til å studere fossilene. Den unge paleontologen, senere professor ved Universitetet i Oslo, identifiserte flere arter som han hevdet tilhørte en «tidlig Silur»-fauna. Han baserte dette på sammenligninger med fossilfaunaer han kjente fra bl.a. Oslofeltet.

Blant armføttingene fant Kiær en type som han beskrev som en helt ny art. Denne ble, som seg hør og bør, oppkalt etter Nansen og gitt navnet Strophomena nansenii.

Forutså undersjøisk rygg

Sent i september møtte Fram iskanten, og en drøy uke senere var skuta frosset fast i isen. Mannskapet kunne dermed foreberede seg på å drive nordover gjennom den lange vinternatten.

Hovedansvaret for meteorologiske og geofysiske observasjonene tilfalt Scott Hansen. Resultatene av de magnetiske målingene ble senere sammenstilt og publisert i 1901 av den norske geofysikeren Aksel S. Steen som en egen del av The Norwegian North Polar Expedition 18931896; Scientific Results.

Under Fram-ekspedisjonen gjennomførte Scott Hansen også en hel serie målinger av variasjoner i Jordens gravitasjonskraft. Nøyaktig måling av tyngdekraften på den tiden var tidkrevende og omstendelig. Det fikk også Scott Hansen ombord på Fram erfare. Målingene måtte gjennomføres under mest mulig rolige og stabile forhold, så han benyttet tiden rundt midnatt, mens resten av mannskapet sov.

En annen svært sentral del av de vitenskapelige undersøkelsene var lodding av havdypet og innsamling av bunnprøver. Dette arbeidet skulle by på betydelige utfordringer og store overraskelser. Polhavet var mye dypere enn det de hadde forutsatt, og det skulle vise seg at linene de hadde brakt med seg til å måle dybden på langt nær var lange nok. Flere steder var de derfor ikke i stand til å lodde det reelle havdypet.

Det største dyp som ble målt under Framferden var 3850 meter. Dette var fundamental ny kunnskap som endret hele den gjeldende forestellingen om Polhavets utforming. Ut fra temperaturmålingene i vannmassene kunne Nansen beregne at det måtte være en undersjøisk rygg mellom Polhavet og Grønlandshavet. Nå vet vi at dette var helt korrekt, og Lomonosovryggen (et kontinentalfragment) er godt kartlagt med bunnprøver, seismikk og en vitenskapelig boring. Etter hjemkomsten kastet Nansen seg over oseanografiske studier med stor tyngde, og Nansens arbeider kom til å bidra til viktige gjennombrudd for norsk fysisk oseanografi.

Før Fram-ekspedisjonen kunne dokumentere sine nye og oppsiktsvekkende oppdagelser, mente mange at Nordpolen var omgitt av større landtunger, og at selve Polhavet var av begrenset størrelse og følgelig måtte være relativt grunt.

Man hadde også svært liten kunnskap om isforholdene og isdriften rundt Nordpolen. Man antok at isfjell som drev over Polhavet ville frakte med seg en blanding grove og finkornede sedimenter inkludert større steiner og grus, slik man så det utenfor Grønland og langs andre kyster dominert av isbreer.

Isen fra Polhavet

Sjøisen i Polbassenget dannes i stor grad på de grunne sokkelområdene rundt Polhavet, og det aller meste av isen fra Polhavet driver etter hvert gjennom Framstredet mellom Grønland og Svalbard.

Varmt atlanterhavsvann strømmer nordover gjennom det mer enn 2500 m dype Framstredet langs Vest-Spitsbergen, og inn i Polhavet. Her følger strømmen sokkelskråningen østover, samtidig som vannet stadig kjøles ned og blir tyngre.

Fra De nysibirske øyene strekker det seg en undervannsrygg tvers over Polhavet mot Grønland – Lomonosovryggen – som styrer deler av den nedkjølte Atlanterhavsstrømmen tilbake mot Framstredet. Etter flere år i Polhavet, med stadig nedkjøling og endring i saltholdighet, bidrar dette vannet til hovedstrømmen av arktisk vann ut av Polhavet, og videre ned langs kysten av Øst-Grønland.

Cadoceras naseni - en fossil blekksprut (ammonitt) som Nansen brakte med seg fra Kapp Flora og som senere ble beskrevet av den tyske paleontologen J.F. Pompeckj. Dette var en tidligere ubeskrevet art, dvs. ny for vitenskapen, som Pompeckj valgte å kalle opp etter oppdageren Fridtjof Nansen. Foto: Hans Arne Nakrem, Naturhistorisk Museum, Oslo

Cadoceras naseni – en fossil blekksprut (ammonitt) som Nansen brakte med seg fra Kapp Flora og som senere ble beskrevet av den tyske paleontologen J.F. Pompeckj. Dette var en tidligere ubeskrevet art, dvs. ny for vitenskapen, som Pompeckj valgte å kalle opp etter oppdageren Fridtjof Nansen. Foto: Hans Arne Nakrem, Naturhistorisk Museum, Oslo

På sporet av havnivåendringer

I løpet av ekspedisjonen samlet mannskapet derfor også inn de aller første sedimentprøvene fra bunnen av et dyphavsbasseng i Polhavet. Disse unike leirprøvene ble nærmere studert av den danske geologiprofessoren Ove B. Bøggild ved Universitetet i København.

For Bøggild kom det som en overraskelse at han ikke fant spor av isfjelltransporterte steiner i noen av bunnprøvene fra de dypeste områdene i Polhavet.

Nansen var interessert i å vite om sedimentprøvene fra Polhavet kunne fortelle noe om endringer i sedimentasjonsmønster, som igjen kunne knyttes til endringer i havnivået. Men prøvene viste, med ett unntak, ingen slike endringer. Siden prøvene var såpass ensformige antok Bøggild at det ikke hadde vært noen vesentlige endringer i havnivået på sokkelen i Arktis siden tertiær tid.

Nansen var ikke helt fornøyd med disse konklusjonene, og ettertiden viser også her at han hadde rett i sin skepsis til den rådende kunnskap. Han lette etter lagdelte sedimenter som var dannet ved periodiske endringer i klima og miljøforholdene på havbunnen. Et stykke grå leire som lå på toppen av et lag med rød leire, hentet fra 1400 m vanndyp på kontinentalskråningen utenfor Sibir, dokumenterte et skifte i sedimentasjonsmønster. Nansen mente at denne prøven nettopp dokumenterte en endring i havmiljøet som følge av en havnivåforandring. Og ikke uten grunn, for i dag har vi samlet inn mange slike prøver fra ulike områder i Arktis som viser hvordan klima og havmiljø har gjennomgått små og store endringer gjennom geologisk tid. Men dessverre fikk ikke mannskapet på Fram opp prøver som rakk dypt nok ned i bunnen. De skrapte, bokstavelig talt, bare overflaten.

Ny fossilfangst

Sommeren 1894 kom og gikk. Om bord i Fram forberedte man seg på den andre høsten og vinteren i isen. Nansen planla nå å forlate Fram senvinters 1895 og ta seg fram til Nordpolen på ski og med hundesleder. Hjalmar Johansen ble forespurt om å bli med.

For Nansen og Johansen ble det en meget strabasiøs ferd gjennom nesten uframkommelige skrugarder, over åpne råker og endeløse sletter av is og snø, og i tillegg arbeidet drivisen mot dem. For hvert skritt de forflyttet seg nordover, drev de et lite stykke mot sør igjen. I 25 døgn slet de seg videre, før de til slutt bestemte seg for å snu, i visshet om at de ikke ville nå polen før vinteren satte inn. De var da på 86° 13,6′ N og 450 km fra den geografiske nordpolen.

Om turen nordover var strabasiøs, ble turen sørover mot Franz Josef Land ikke mindre utfordrende. Den 28. august 1895 befant de seg ved Kapp Norvegica på Jacksonøya. De så at leia videre sørover var sperret av is og bestemte seg for å overvintre her.

Vinteren ble tilbrakt i ei trang steinhytte med hvalrosshud som tak. Dagene passerte langsomt.

Den 19. mai var de på nytt på vei sørover. De hadde ingen nøyaktig oversikt over hvor de var, annet enn at de befant seg på sørkysten av Franz Josef Land. Den 17. juni inntraff det nærmest usannsynlige øyeblikket. På Northbrookøya, lengst sør på Franz Josef Land, støtte Nansen og Johansen på den britisk Jackson-Harmsworth-ekspedisjonen ledet av Fredrick G. Jackson som to år tidligere hadde henvendt seg til Nansen, både muntlig og skriftlig, og søkt om å få bli med på Fram-ekspedisjonen.

På Kapp Flora hadde britene etablerte vinterbasen Elmwood. De hadde samlet en stor mengde vitenskapelige materiale, gjorde målinger og undersøkte de omkringliggende områdene. Nansen benyttet tiden sammen med Jackson og de andre vitenskapsmennene i den engelske gruppen godt. I samarbeid forbedret de kartet over Franz Josef Land.

Nansen ble vist rundt i de nærliggende områdene og fikk se de beste fossillokalitetene. Han studerte og observerte, og tegnet skisser som siden ble inkludert i de vitenskapelige arbeidene som ble utgitt etter Framekspedisjonen. Spesielt ble de geologiske undersøkelsene og det geologiske materialet som Nansen samlet inn på Kapp Flora er av stor verdi. Det omfattende fossilmaterialet som Nansen samlet inn på Franz Josef Land ble tatt med tilbake til Kristiania, og det finnes i dag i magasinene til Naturhistorisk museum i Oslo.

Resultatene av Nansens geologiske arbeid ble publisert i første bind av det omfattende samleverket The Norwegian North Polar Expedition 18931896 Scientific Results.

De marine jurafossilene som Nansen brakte med seg fra Kapp Flora ble undersøkt og beskrevet av den tyske paleontologen Josef Felix Pompeckj ved Paleontologisk museum i München. En av de fossilene han beskrev var en tidligere ukjent art som fikk navnet Cadoceras nanseni.

Over de marine sedimentene på Kapp Flora ligger en stabel med flere lag med lava avbrutt av sandsteinslag innimellom lavastrømmene. Her fant Nansen en rekke plantefossiler, som etter hjemkomsten til Christiania ble overlatt til den ankerkjente svenske paleobotanikeren og polarforskernen Alfred G. Nathorst. Etter et nitidig arbeid greide Nathorst å identifisere flere arter bregner, konglepalmer (cykadeer), tempeltrær og bartrær. Han beskrev også noen nye arter, inkludert Ginkgo polaris og Pityospermum nanseni.

Den siste ble en ny del av «buketten» med nye navn til ære for vitenskapsmannen og polfareren. Nå bar en fossil armføtting, en blekksprut og en plante navn etter Nansen.

Tilbake i Norge

Tidlig i august forlot Nansen og Johansen Kapp Flora om bord på skipet Winward, og en uke senere steg de i land i Vardø. Nansen visste ennå ikke hva som hadde skjedd med Fram, men samme dag ble skuta frigjort fra isen ved Danskøya på Svalbard ved hjelp av dynamitt. Om morgenen den 20. august kom ekspedisjonsfartøyet til Skjervøy i Troms. Sverdrup gikk i land, vekket telegrafbestyreren og forfatter det han som nøktern namdaling mente var nødvendig å få meddelt: «Doktor Nansen. Fram ankommen hertil dags dato i god behold. Alt vel om bord. Afgaar straks til Tromsø. Velkommen hjem. Otto Sverdrup.»

Vitenskapen har gjort store framskritt siden Nansens tid. Ikke minst gjelder dette innenfor geofagene, der blant annet platetektonikken har gitt oss en helt ny plattform for vår forståelse av hvordan Jorden har utviklet seg gjennom millioner av år.

Arktis har også blitt kartlagt med moderne instrumenter, og bl.a. gjennom samarbeid over landegrensene er stadig nye detaljer i ferd med å bli kjent.

Norge har fått ansvar for store arealer i Arktis, og interessen for Polhavet er økende, både blant forskere og kommersielle aktører. Nå, 150 år etter at Fridtjof Nansen ble født, er vi ved innledningen til en ny epoke i utforskningen av vårt siste «Mare Incognito».

Den vitenskapelige publikasjonen

Nansen og hans kolleger brukte mange år på å gå gjennom de vitenskapelige resultatene fra Framekspedisjonen før de publiserte dem i 6-bindsverket The Norwegian North Polar Expedition 1893-1896; Scientific Results, som utkom 1900-1906. Verket bidro til å øke interessen for polarforskning, og satte Norge på kartet blant de fremste polarnasjonene.

“The aim of this Report, the first volume of which now appears, is to give, in a series of separate Memoirs, a complete account of the Scientific Results of the Norwegian North Polar Expedition of 1893—1896.” Godthåb, Lysaker. December, 1899.

Skrevet av Morten Smelror

COMMENTS

WORDPRESS: 0
X