Forskare observerar något som inte hänt på miljontals år

I vardagen märker du ingenting alls. Men extremt känsliga mätinstrument avslöjar att dagens längd sakta håller på att förändras. Orsaken är varken månen eller gåtfulla kosmiska krafter – det handlar i första hand om vad som händer med klimatet och istäckena.

Hur smältande isar vrider på jordens rotationsratt

Jorden har snurrat kring sin egen axel i miljarder år. Den rotationen upplevs som stabil och pålitlig. Ändå förändras hastigheten helt subtilt, särskilt sedan klimatet börjat värmas upp i tidigare okänd takt.

Nyckeln finns vid polerna. När istäckena på Grönland och Antarktis smälter, rinner enorma mängder smältvatten ut i världshaven. Det vattnet stannar inte kvar vid polerna – det sprids över alla hav och rör sig framför allt mot lägre breddgrader, närmare ekvatorn.

Detta förändrar jordens massfördelning. Planeten blir helt enkelt lite mer ”bukig” runt midjan. Det påverkar direkt rotationen. Jämför det med en konståkare som gör en piruett: drar hon in armarna, snurrar hon fortare. Sträcker hon ut dem, sjunker rotationshastigheten. Jordsystemet reagerar på exakt samma naturlag – mer massa längre från axeln ger en lägre omloppshastighet.

På grund av den accelererande issmältningen förskjuts så mycket massa mot ekvatorn att jorden påvisbart roterar långsammare.

Denna process har pågått sedan slutet av de senaste istiderna, men den nuvarande hastighet som is försvinner och vatten omfördelas i är utan motstycke. År efter år tillförs miljarder ton extra sötvatten till världshaven. Precisionssatelliter visar att gravitationsfördelningen förändras mätbart, och att jordens klotform långsamt skiftar.

En förändring som inte setts på 3,6 miljoner år

För att förstå hur extraordinärt detta är, tittade forskare från universitetet i Wien och ETH Zürich bakåt i tiden. Inte bara några hundra eller tusen år – utan hela 3,6 miljoner år, ända tillbaka till sen pliocen.

De använde fossila rester av pyttesmå havsinvånare: bentiska foraminiferer. Dessa encelliga organismer bygger kalkskal som havsbottnen bevarar efter deras död. I skalen finns lagrad information om tidigare klimatförhållanden och subtila variationer i jordens ban- och rotationsparametrar.

Genom att koppla dessa data till astronomiska modeller kunde forskarna uppskatta hur dagens längd varierade förr i tiden. Resultatet är anmärkningsvärt: för närvarande förlängs dagen med cirka 1,33 millisekunder per sekel. Det låter trivialt, men i geologiska termer är det anmärkningsvärt snabbt.

Enligt undersökningen är det nuvarande tempot för förlängning av dagen högre än under alla naturliga klimatsvängningar under de 3,6 miljoner åren. Även under tidigare varma perioder, när stora istäcken naturligt smälte bort, gick det inte så fort som nu.

Dagarna blir nu cirka dubbelt så snabbt längre som under de mest intensiva naturliga upptiningsfaserna i den nära geologiska historien.

Om utsläppen av växthusgaser förblir på nuvarande nivå, förväntar forskarna att denna utveckling intensifieras ytterligare. Innan slutet av detta sekel skulle förlängningen av dagen per sekel kunna fördubblas. Därmed blir klimatförändringarna en viktigare faktor för jordens rotation än månens tidvattenpåverkan, som normalt sätter takten.

Varför några få millisekunder kan rubba vår teknologi

Du förlorar inte nattsömnen över att en dag om hundra år varar en bråkdel av ett millisekund mer. Men talrika teknologier är beroende av just den sortens precision. Särskilt system som arbetar med exakta tidssignaler kommer att märka konsekvenserna.

GPS och navigering: position hänger på perfekt timing

En GPS-mottagare i din telefon eller bil bestämmer din position genom att mäta skillnad i ankomsttid för signaler från flera satelliter. Dessa satelliter använder extremt precisa atomur. En minimal tidsskillnad leder redan till meters avvikelse i positionen.

När jordens rotation förändras, ändras förhållandet mellan den officiella, atomursdefinierade tiden och planetens faktiska rotation. Lokala tidszoner, navigering, satellitbanor – allt är kopplat till antaganden om jordens rotation. Forskare övervakar löpande dessa förändringar och inarbetar korrigeringar i navigationssystem, men det kräver allt mer komplexa modeller.

Satelliter i ett glidande referenssystem

Rymdorganisationer och kommersiella satellitoperatörer beräknar banor och manövrer utifrån jordens gravitationsfördelning och rotation. När massa förskjuts och planeten roterar lite långsammare, förändras det referenssystem som satelliterna rör sig inom.

Det innebär att uppdragsplanerare oftare måste räkna om och korrigera kurser. För vetenskapliga satelliter som mäter minimala variationer i gravitation, havsnivå eller atmosfär, kan även ett litet räknefel på sikt få stora konsekvenser för datatillförlitligheten.

Atomtid och skottsekunder under press

Sedan 1972 har tidsinstitut då och då lagt till en skottsekund till den officiella världstiden. Denna extra sekund korrigerar skillnaden mellan de extremt stabila atomuren och jordens lätt varierande rotation.

Om rotationen förändras på ett oregelbundet sätt till följd av klimatförändringar, blir det svårare att förutsäga när en sådan skottsekund är nödvändig. Internationella tidsorganisationer har i åratal debatterat om de överhuvudtaget ska fortsätta med detta system, eftersom allt mer digital infrastruktur är sårbar för oväntade extra sekunder.

Små avvikelser i jordens rotation tvingar ingenjörer världen över att revidera sin tidsbas och beräkningssystem.

Vad mer som kan förskjutas i jordsystemet

Rotationens avmattning är bara ett uttryck för en större bild: den totala massan av vatten, is och bergarter på jorden fördelas annorlunda. Det kan få spridningseffekter på andra delar av jordsystemet.

Magnetfält: förändringar i rotation och massfördelning kan påverka strömmarna i den flytande yttre kärnan, där magnetfältet uppstår.
Djupa havsströmmar: gravitationsfältets form bidrar till att styra djuphavströmmar, som i sin tur påverkar klimat och koldioxidlagring.
Jordaxelns stabilitet: när massa förskjuts, förskjuts det så kallade tröghetsmomentet, vilket kan leda till långsamma variationer i jordaxelns lutning.

Forskare använder nu kombinerade dataset från satelliter, havsbojar, gravitationsmätningar och geologiska arkiv för att kartlägga hur alla dessa processer hänger ihop. Forskningen om dagarnas förlängning är en pusselbits som plötsligt blivit mycket tydligare.

Varför denna historia räcker långt utöver en kuriositet

För många människor låter en förlängning på 1,33 millisekunder per sekel som en detalj man lätt förbiser. Ändå visar fenomenet med skarp precision hur djupt mänsklig aktivitet griper in i ett till synes stabilt system.

Klimatförändringar diskuteras normalt i termer som temperatur, nederbörd och havshöjning. Men detta ämne berör något mer grundläggande: sättet vår planet roterar på. Det gör det påtagligt tydligt att förbränning av fossila bränslen och storskalig markanvändning inte bara förändrar livet på ytan – det förändrar också de fysiska egenskaperna hos själva jordklotet.

För ingenjörer, datavetare och designers av satellitsystem innebär det att de måste ta hänsyn till långsamma trender som tidigare tryggt kunde ignoreras. Mjukvara för navigering, finanshandel och telekommunikation är alla beroende av samma tids- och positionsnätverk. En algoritm som redan nu bygger in marginaler för variationer i jordens rotation, förebygger framtida fel och haverier.

För den breda allmänheten hjälper denna historia till att se ”klimatpåverkan” från ett nytt perspektiv. Det är inte bara korallrev, glaciärer och jordbruksområden som är under press – även längden på vår dag förskjuts i takt med utsläppskurvorna. Det är inte ett domedagsscenario, men det är en tydlig signal om att de fysiska ramarna vi lever inom är långt mindre fasta än de ser ut att vara.