Odkrywanie sekretów „najstarszego lodu” na Antarktydzie
W czasie przejścia środkowego plejstocenu, które miało miejsce około 0,9–1,2 miliona lat temu, cykl okresów lodowcowych i międzylodowcowych zmienił się z 40 000 na 100 000 lat. Jedna z teorii mówi, że zmiana klimatu nastąpiła, gdy Ziemia zareagowała na zmiany na orbicie i nachylenie jej trasy wokół Słońca („wymuszenie orbitalne”). Brak dowodów dotyczących składu chemicznego atmosfery w tym okresie nie pozwalał do tej pory wyciągać jednoznacznych wniosków. Analiza wskaźników paleoklimatycznych (tzw. proxies) z rdzeni lodowych może dostarczyć informacji na temat wpływu tych zmian, w szczególności gazów cieplarnianych, na system klimatyczny. Celem finansowanego ze środków UE projektu BE-OI było znalezienie odpowiedniej lokalizacji do prowadzenia przyszłych odwiertów (w ramach kontynuacji projektu Beyond EPICA), dzięki którym można by uzyskać pierwsze dane klimatyczne w wysokiej rozdzielczości czasowej dla lodu starszego niż 800 000 lat. Koordynacja i wsparcie ze strony Unii Europejskiej umożliwiły zespołowi zlokalizowanie właśnie takiego miejsca, w którym lód ma około 1,5 miliona lat, jest niezanieczyszczony i ma wystarczającą rozdzielczość czasową. Znajduje się ono około 40 km od włosko-francuskiej stacji polarnej Concordia. Zespół przygotowuje się teraz do fazy odwiertów.
Ocena lokalizacji i określenie wieku lodu
Biorąc pod uwagę rozległy obszar pokrywy lodowej Antarktydy Wschodniej, konsorcjum BE-OI skupiło się na bardziej dostępnych regionach ze stałymi stacjami polarnymi, w szczególności wokół kopuły lodowej Dome C, a także Ziemi Królowej Maud w pobliżu kopuły Dome Fuji. W obu lokalizacjach znajduje się lód mający co najmniej 700 000 lat. Aby ocenić wiek rdzeni lodowych, zespół wykorzystał radar do pomiaru grubości lodu w wysokiej rozdzielczości, aby w ten sposób określić topografię (ukształtowanie powierzchni) podłoża skalnego pod pokrywą lodową. Podczas kolejnych badań z użyciem radaru naukowcy określili również prędkość przepływu lodu z góry na dół (tempa, w jakim kolejne warstwy lodu spychają lód w dół) i oszacowali strumień ciepła geotermalnego przy podłożu skalnym. Ma to decydujące znaczenie dla określenia tempa topnienia u podstawy pokrywy lodowej. Aby zmierzyć rozkład temperatur w otworach i oszacować wiek lodu w górnej części pokrywy lodowej, naukowcy zastosowali technikę szybkich odwiertów. Na podstawie połączonych danych stworzyli modele ruchu lodu, służące do oszacowania wieku wcześniej niezbadanych warstw. „Dzięki jednemu z naszych najlepszych systemów radarowych, zastosowanemu w ubiegłym sezonie, udało się nam zaobserwować u podstawy nieruchomą warstwę lodu, która wcześniej nie była zbyt dobrze widoczna. Niezależnie od tego, to samo przewidział nasz zaktualizowany model ruchu lodu. Obie metody przewidziały tę samą grubość, określając wiek lodu w górnej części warstwy bazalnej nawet na 1,5 miliona lat”, mówi koordynator projektu Olaf Eisen.
Mechanizmy sprzężenia zwrotnego pomiędzy obiegiem węgla a klimatem
Uczestnicy projektu BE-OI chcieli osiągnąć cel postawiony w ramach inicjatywy International Partnerships for Ice Core Sciences (IPICS), jakim jest wyjaśnienie, co spowodowało przejście środkowego plejstocenu oraz co może nam ono powiedzieć na temat długoterminowych mechanizmów sprzężenia zwrotnego pomiędzy obiegiem węgla a klimatem. Dawne konsorcjum EPICA podjęło wyzwanie, zapewniając projektowi BE-OI unijne wsparcie. W nadchodzącym sezonie na Antarktydzie (od listopada 2020 roku do stycznia 2021 roku) zostanie zainstalowany system odwiertów BE-OI, co pozwoli zabezpieczyć otwór w kolumnie firnowej (śniegu skumulowanego z poprzednich sezonów). Następnie naukowcy będą mogli zmierzyć poziomy gazów cieplarnianych w pęcherzykach powietrza. „Rozwiązanie jednej z największych zagadek systemu klimatycznego i odpowiedź na pytanie, dlaczego w trakcie przejścia środkowego plejstocenu zmieniła się cykliczność okresów lodowcowych/międzylodowcowych, pozwoli nam lepiej zrozumieć działanie systemu klimatycznego, zwłaszcza roli gazów cieplarnianych, takich jak dwutlenek węgla czy metan. Jest to niezbędne, aby móc rzetelnie przewidywać przyszłość naszego klimatu w perspektywie długoterminowej”, wyjaśnia Eisen.
Słowa kluczowe
BE-OI, EPICA, rdzeń lodowy, przejście środkowego plejstocenu, lodowcowy, międzylodowcowy, klimat, gazy cieplarniane, dwutlenek węgla, metan, antarktyczny, radar
