Abonneer u op de wetenschappelijke nieuwsbrief van CNN op Wonder Theory. Verken het universum met nieuws over spannende ontdekkingen, wetenschappelijke vooruitgang en meer.
CNN
—
Een internationaal onderzoeksteam heeft met succes een 2.800 meter lange ijskern van 1,2 miljoen jaar geleden op Antarctica geboord en geborgen. Het monster strekte zich zo diep uit dat het de rots onder de Antarctische ijskap bereikte.
De kern, bijna net zo lang als 25 voetbalvelden van begin tot eind of zes en een half keer de hoogte van het Empire State Building tot aan de punt van de antenne, is een ’tijdmachine’ die ‘een buitengewone registratie van het klimaat op aarde vastlegt’. zei Carlo Barbante, coördinator van Beyond EPICA, of het European Antarctic Ice Core Project, de groep die de kern verzamelde.
Het team heeft de kern in stukken van 1 meter lang gesneden die in geïsoleerde dozen worden bewaard, zodat ze kunnen worden bestudeerd, zei Barbante, een professor aan de Italiaanse Ca’ Foscari Universiteit in Venetië en een senior fellow aan het Instituut voor Wetenschappelijk Onderzoek. Polaire Wetenschappen. Nationale Onderzoeksraad van Italië.
De kern werd verzameld in Little Dome C, een van de zwaarste en meest extreme locaties ter wereld. De locatie ligt 34 kilometer van het Italiaans-Franse Concordia-onderzoeksstation en wordt voortdurend geteisterd door harde wind en vrijwel constante temperaturen onder de min 40 graden Fahrenheit (minus 40 graden Celsius).
Het ijs, een van de oudste die ooit in de aarde zijn geboord, zou antwoorden kunnen bieden op de grootste resterende vragen over hoe het klimaat op aarde in de loop van de tijd is veranderd.
“Luchtbellen die vastzitten in de ijskern geven een direct beeld van de atmosferische samenstelling in het verleden, inclusief concentraties van broeikasgassen zoals koolstofdioxide en methaan”, zei Barbante via e-mail. ‘Door deze te analyseren kunnen we reconstrueren hoe het klimaat op aarde heeft gereageerd op veranderingen in klimaatfactoren zoals zonnestraling, vulkanische activiteit en orbitale fluctuaties. Deze gegevens helpen ons de complexe relatie tussen broeikasgassen en de mondiale temperatuur over honderdduizenden jaren en nu tot 1,2 miljoen jaar en, hopelijk, daarna te begrijpen.”
Wetenschappers hopen ook dat het ijs licht zal werpen op de oorzaak van een plotselinge verschuiving in de timing van de ijstijden op aarde, ongeveer 1 miljoen jaar geleden, een gebeurtenis die volgens recent onderzoek de oude menselijke voorouders bijna heeft uitgeroeid.
De onderzoekers verzamelden de kern tijdens zijn vierde campagne Beyond EPICA — Ouder ijsprojectgefinancierd door de Europese Commissie. De expeditie vond plaats in de meest recente Antarctische zomer, van half november tot half januari. In totaal hebben experts van twaalf Europese wetenschappelijke instellingen de afgelopen vier zomers meer dan 200 dagen besteed aan het boren en verwerken van het ijs.
Het programma bouwt voort op de doelstellingen van het oorspronkelijke EPICA-project dat liep van 1996 tot 2008. Gedurende die tijd boorden onderzoekers een diepe ijskern die de afgelopen 800.000 jaar verbanden ontdekte tussen klimaat en atmosferische broeikasgassen. De kern die tijdens de laatste campagne is verzameld, markeert een nieuwe mijlpaal en creëert een continu record van het klimaat op aarde dat nog verder teruggaat.
Studies van de originele EPICA-kern toonde aan dat het klimaat op aarde een cyclus van 100.000 jaar van koude ijstijden of ijstijden doormaakte, afgewisseld met warmere perioden. Maar die bevinding kwam niet overeen met de mariene sedimenten waaruit bleek dat de aarde 1 miljoen jaar geleden ooit een ijstijd van 41.000 jaar had.
Het Beyond EPICA-project begon in 2016 met als doel ouder ijs te vinden dat kon aantonen waarom deze verschuiving plaatsvond, en de zoektocht naar de juiste locatie begon met behulp van radaronderzoeken.
Radio-echotechnologieën hielpen teamleden het ijs te lokaliseren dat de tijdcapsule zou kunnen bevatten waarnaar ze op zoek waren, zegt Frank Wilhelms, hoofdonderzoeker in het veld en gezamenlijk professor aan de Universiteit van Göttingen en het Alfred Wegener Instituut in Duitsland.
“We hadden een Goudlokje-locatie nodig – ijs dat dik genoeg is voor een goed opgelost klimaat op de grootste diepte, maar niet zo dik dat het oudere ijs al gesmolten was”, zegt dr. Robert Mulvaney, glacioloog en paleoklimatoloog op Brits Antarctica. Overzicht.
“Dit kan gebeuren wanneer de warmte die uit de aardmantel ontsnapt, wordt opgesloten door een dikke isolerende deken van ijs. Als het ijs te dik is, kunnen we de lagere en oudere ijskappen kwijtraken en smelten”, aldus Mulvaney. “Daarom hebben we veel moeite gestoken in het onderzoeken van de kandidaatgebieden om de juiste locatie te vinden voordat de boringen begonnen.”
Little Dome C ligt hoog op het centrale plateau van Antarctica en bereikt een hoogte van 3200 meter boven zeeniveau, wat veel uitdagingen met zich meebrengt. Het team moest werken om boorfouten te voorkomen en ervoor te zorgen dat de elektromechanische kernboor door de ijskappen kon gaan. Elke meter ijs kan tot 13.000 jaar aan klimaatgegevens bevatten, zegt Julien Westhoff, hoofdwetenschapper in het veld en postdoctoraal onderzoeker aan de Universiteit van Kopenhagen in Denemarken.
Toen de teamleden de kern ophaalden, vonden ze wat ze zochten. De onderste 210 meter van de kern boven het gesteente bestaat uit zwaar vervormd oud ijs, waarschijnlijk gemengd, bevroren en van onbekende oorsprong, aldus het team.
Het analyseren van het ijs zou kunnen helpen theorieën te testen over hoe het opnieuw bevroor onder de ijskap. Ook gaan de onderzoekers na of nog ouder ijs, zoals dat van vóórKwartaire periode 2,58 miljoen jaar geleden is het aanwezig en levert het dateringen op van rotsen onder het ijs om te bepalen wanneer deze regio van Antarctica voor het laatst ijsvrij was.
“Het was fascinerend om de ijstijd te zien terwijl we dieper boorden, en vooral toen we wisten dat we door ijs boorden dat ouder was dan het EPICA-record, dat 800.000 jaar geleden eindigde”, zegt Mulvaney van de British Antarctic Survey. “Dit record van 1,2 miljoen jaar zal ons genoeg ijscycli van 41.000 jaar opleveren om te vergelijken met de recentere gegevens van de oorspronkelijke EPICA-kern.”
De transitie in het Midden-Pleistoceen, die tussen 1,2 miljoen en 900.000 jaar geleden plaatsvond, markeert de fundamentele verandering in de ijscycli van de aarde, zei Barbante.
“Deze transitie blijft een wetenschappelijk mysterie, vooral wat betreft de rol van broeikasgassen en de dynamiek van de ijskap”, zei hij. “De Beyond EPICA-ijskern biedt een ongekende mogelijkheid om de atmosferische omstandigheden tijdens deze cruciale periode rechtstreeks te meten, waardoor mogelijk antwoorden worden ontsloten over waarom deze transitie plaatsvond en hoe deze het klimaatsysteem van onze planeet heeft gevormd.”
Tijdens de transitie in het Midden-Pleistoceen werden de ijstijden langer en intenser, wat leidde tot een daling van de temperatuur en droge klimatologische omstandigheden. De wereldbevolking daalde tussen 930.000 en 813.000 jaar geleden ook tot ongeveer 1.280 voortplantende individuen en bleef vervolgens ongeveer 117.000 jaar zo klein, volgens een onderzoek uit 2023, gepubliceerd in Wetenschappelijk tijdschrift. De auteurs van het onderzoek beweren dat deze gebeurtenis ‘onze voorouders bijna uitstierf’, maar anderen zijn sceptischer.
Hoe dan ook, de ijskern zou aanwijzingen kunnen bevatten over waarom de drift plaatsvond tijdens de ijstijd.
IJskernen bevatten lagen sneeuw die in de loop van de tijd zijn samengedrukt, waardoor luchtbellen en deeltjes worden vastgehouden die kunnen worden geanalyseerd om te onthullen hoe de temperatuur en de atmosfeer van de aarde zijn verschoven.
Ze kunnen wetenschappers helpen begrijpen hoe het klimaat op aarde zich in het verleden heeft gedragen, zodat ze beter kunnen voorspellen hoe dingen in de toekomst kunnen veranderen – en een raamwerk kunnen bieden voor hoe onze planeet reageert op verschillende concentraties broeikasgassen.
“IJskernen op Antarctica lijken op de Rosetta Stones”, zegt Jim White, Craver Family Dean van het College of Arts and Sciences van de Universiteit van North Carolina in Chapel Hill, in een e-mail. “Ze zijn uniek omdat ze zowel de taal van de temperatuur als de taal van de (koolstofdioxide) niveaus spreken, waardoor we kunnen zien hoe deze twee belangrijke klimaatvariabelen op elkaar inwerken.”
White was niet betrokken bij het herstel van de ijskern. Maar hij zei dat het ijs het potentieel heeft om veel informatie te verschaffen “over de fundamentele dynamiek van de klimaatverandering op onze planeet, en het belang daarvan kan niet genoeg worden benadrukt.”
Terwijl de voorlopige analyse ter plaatse werd uitgevoerd, worden de ijskernplakken op de Laura Bassi-ijsbreker in gespecialiseerde koelcontainers terug naar Europa vervoerd om de perfecte temperatuur te behouden. Barbante verwacht dat het onderzoek een meerjarige inspanning zal vergen, aangezien wetenschappers zich diep zullen verdiepen in het meten van de concentraties van gas- en stofdeeltjes in het ijs.
Ondertussen zal het Beyond EPICA-project, evenals andere internationale verenigingen, zoeken naar oudere ijskappen die langere klimaatrecords zouden kunnen onthullen. Dergelijke inspanningen vereisen echter meer geavanceerde technologie en ontwerp, zei Barbante.
“We moeten andere plaatsen op Antarctica vinden waar we continue klimaatregistraties kunnen herstellen, vergelijkbaar met wat we bestuderen,” zei hij.
