Giliai po Antarktidos ledu slypi didžiulė klimato archyvinė saugykla, kurią mokslininkai gręžia milimetras po milimetro.
Iš kelių kilometrų gylio iškelti ledo branduoliai leidžia atsekti Žemės atmosferos ir temperatūrų pokyčius net iki milijono metų atgal.
Kas yra ledinis branduolys?
Ledo branduolys – tai ilgas cilindrinis ledo gręžinys, ištrauktas iš ledo skydo ar ledyno.
Kiekvienas jo sluoksnis atitinka vieną ar kelis metus, panašiai kaip medžio rievės liudija jo amžių.
Žiemą krintantis sniegas sutankėja, virsta firnu, o vėliau – ledu, kuriame įstringa ore tvyrančios dujų burbuliukai ir dulkių dalelės.
Laikui bėgant šie sluoksniai susispaudžia, sudarydami tūkstančius metų siekiančią nuoseklią chronologiją.
Ištyrę dujų sudėtį, pavyzdžiui, anglies dioksido ar metano koncentracijas, mokslininkai gali atkurti senovės atmosferos sudėtį.
Ledo kristalų struktūra ir izotopų santykiai padeda apskaičiuoti praeities temperatūras.
Kaip gręžiama kilometro gylio ledas?
Antarktidos ledo skydas kai kuriose vietose siekia daugiau kaip 3 000 metrų storį, todėl jo gręžimas – itin sudėtinga užduotis.
Įranga ir komandos į tyrimų stotis atgabenamos lėktuvais ir specialiomis vikšrinėmis transporto priemonėmis.
Modernūs gręžimo įrenginiai paprastai yra cilindriniai, kelių metrų ilgio, pakabinami ant ilgo kabelio.
Gręžimo galvutė turi pjovimo peilius, kurie pjauna ledą ir leidžia iškelti 10–3 metrų ilgio branduolio segmentus.
Kiekvienas naujas segmentas atsargiai ištraukiamas į paviršių, pažymimas gylis ir laikas, o tada branduolys supjaustomas ir supakuojamas.
Temperatūra proceso metu turi būti kruopščiai kontroliuojama, kad ledas nepradėtų tirpti ir nepakistų jo struktūra.
Gręžimo operacijos dažnai trunka kelerius metus, nes įranga turi įveikti ne tik ledą, bet ir atšiaurias oro sąlygas, audras bei nuolatinį šalčio poveikį.
Be to, kiekvieną žiemą dalis technikos turi būti konservuojama, o darbai atnaujinami atėjus polinei vasarai.
Ką apie klimatą pasako dujų burbuliukai?
Ledo branduoliuose esantys mikroskopiniai oro burbuliukai – tai tiesioginiai senovės atmosferos mėginiai.
Skirtingai nei nuosėdose ar uolienose, čia matuojama ne užuomina, o tikras tuo metu kvėpuotas oras.
Laboratorijose branduolio atkarpos pjaustomos į mažus gabalėlius ir dedamos į specialias kameras, kuriose ledas lėtai ištirpinamas arba vakuume sutraiškomas.
Taip išlaisvintos dujos analizuojamos masių spektrometrais ir kitais prietaisais.
Iš šių duomenų atkuriamos ilgos anglies dioksido, metano ir kitų šiltnamio efektą sukeliančių dujų koncentracijų kreivės.
Jos rodo, kaip atmosferos sudėtis kito per ledynmečius ir tarpledynmečius bei kaip glaudžiai tai susiję su temperatūrų svyravimais.
Analizuodami izotopų, pavyzdžiui, deuterio ir deguonies-18 santykius lede, mokslininkai nustato, kokia buvo oro temperatūra tuo metu, kai sniegas krito.
Taip sukuriami vadinamieji paleoklimato įrašai, leidžiantys palyginti dabartinį atšilimą su natūraliu fonu.
Kodėl svarbi klimato istorija?
Ledo branduoliai parodo, kad per pastaruosius kelis šimtus tūkstančių metų anglies dioksido koncentracija atmosferoje natūraliai svyravo ribotame intervale.
Šiuolaikiniai matavimai rodo, kad ši koncentracija dabar gerokai viršija ankstesnes natūralias ribas.
Palyginę praeities duomenis su dabartiniais, klimatologai geriau supranta, kaip greitai ir kokiu mastu žmogaus veikla keičia klimatą.
Ši informacija naudojama tikslinant klimato modelius, kurie prognozuoja ateities temperatūras, kritulių pokyčius ir jūros lygio kilimą.
Ilgi ledo įrašai taip pat padeda atskirti natūralius ciklus nuo žmogaus sukelto atšilimo.
Matydami, kaip Žemės sistema reagavo į ankstesnius natūralius sukrėtimus, mokslininkai gali įvertinti potencialius lūžio taškus ir rizikas.
Naujos technologijos ir ateities gręžiniai
Pastaraisiais metais kuriamos naujos gręžimo technologijos, leidžiančios dar tiksliau ir švariau pasiekti didelius gylius.
Siekiama išvengti net menkiausio ledo užteršimo alyva ar kitomis medžiagomis, kad duomenys išliktų patikimi.
Vystomi ir vadinamieji greito nuskaitymo metodai, kai dalis informacijos apie ledo struktūrą ir priemaišas gaunama tiesiog vietoje, dar prieš branduoliui pasiekiant laboratoriją.
Taip atrenkamos įdomiausios atkarpos detalesniems tyrimams.
Mokslininkai planuoja naujus projektus, siekiančius gauti daugiau nei milijono metų senumo ledo mėginius.
Tikimasi, kad tokie branduoliai atskleis, kaip ankstesni ilgi klimato ciklai susiję su Žemės orbitos pokyčiais ir ledo dangų dinamika.
Kuo daugiau žinosime apie praeities klimatą, tuo geriau suprasime, kokią kryptį renkasi šiandieninė planeta ir kokių sprendimų reikės ateityje.
Antarktidos ledo archyvas šiuose paieškose išlieka vienu svarbiausių mūsų turimų šaltinių.
