Αρχαίος πάγος της Ανταρκτικής αποκαλύπτει ένα απρόσμενο νέο κεφάλαιο στην ιστορία του κλίματος της Γης, που εκτείνεται έως και 3 εκατομμύρια χρόνια πίσω.
Αναλύοντας μικροσκοπικές φυσαλίδες παγιδευμένου αέρα και σπάνια αέρια, οι επιστήμονες διαπίστωσαν ότι, ενώ ο πλανήτης ψύχθηκε σημαντικά —ιδιαίτερα στους ωκεανούς— τα επίπεδα βασικών αερίων του θερμοκηπίου, όπως το διοξείδιο του άνθρακα και το μεθάνιο, μεταβλήθηκαν μόνο σε μικρό βαθμό.
Αυτή η απροσδόκητη αναντιστοιχία υποδηλώνει ότι άλλες ισχυρές δυνάμεις, όπως οι μεταβολές στους παγετώνες, η κυκλοφορία των ωκεανών και η ανακλαστικότητα της Γης, διαδραμάτισαν σημαντικό ρόλο στη διαμόρφωση της μακροπρόθεσμης κλιματικής αλλαγής.
Σύμφωνα με το sciencedaily.com επιστήμονες που μελετούν αρχαίο πάγο της Ανταρκτικής αποκαλύπτουν νέα στοιχεία για το πώς έχει αλλάξει το κλίμα της Γης τα τελευταία 3 εκατομμύρια χρόνια. Αναλύοντας τόσο τον ίδιο τον πάγο όσο και τις μικροσκοπικές φυσαλίδες αέρα που είναι παγιδευμένες μέσα του, οι ερευνητές δημιουργούν ένα πιο εκτενές και ολοκληρωμένο αρχείο των κλιματικών συνθηκών του παρελθόντος.
Δύο νέες μελέτες που δημοσιεύθηκαν στο περιοδικό Nature αποκαλύπτουν ένα απρόσμενο μοτίβο. Ενώ ο πλανήτης ψυχόταν σταδιακά κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, τα επίπεδα των αερίων του θερμοκηπίου που παγιδεύουν τη θερμότητα στην ατμόσφαιρα μειώθηκαν μόνο ελαφρώς.
Ένα μακροχρόνιο κλιματικό μυστήριο
Για περισσότερο από έναν αιώνα, οι επιστήμονες γνωρίζουν ότι η Γη ήταν σημαντικά θερμότερη περίπου πριν από 3 εκατομμύρια χρόνια. Τα στοιχεία περιλαμβάνουν απολιθώματα εύκρατων και υποτροπικών δασών που έχουν βρεθεί σε περιοχές όπως η Αλάσκα και η Γροιλανδία, καθώς και αρχαίες ακτογραμμές κατά μήκος της ανατολικής ακτής των ΗΠΑ, από τη Τζόρτζια έως τη Βιρτζίνια, οι οποίες δείχνουν ότι η στάθμη της θάλασσας ήταν πολύ υψηλότερη.
Ωστόσο, ο λόγος πίσω από αυτή τη θερμή περίοδο και την επακόλουθη ψύξη παραμένει ασαφής. Μία από τις βασικές δυσκολίες είναι η ακριβής ανακατασκευή τόσο των παγκόσμιων θερμοκρασιών όσο και των επιπέδων των αερίων του θερμοκηπίου από τόσο μακρινές χρονικές περιόδους.
Αναζητώντας τον αρχαιότερο πάγο στην Ανταρκτική
Η νέα έρευνα προέρχεται από το Κέντρο Εξερεύνησης του Αρχαιότερου Πάγου (COLDEX) του National Science Foundation, μια συνεργατική προσπάθεια με επικεφαλής το Πανεπιστήμιο του Όρεγκον. Η ομάδα επικεντρώνεται στον εντοπισμό και την ανάλυση μερικών από τους αρχαιότερους πάγους στη Γη.
Οι μελέτες πραγματοποιήθηκαν υπό την καθοδήγηση της Julia Marks-Peterson, διδακτορικής φοιτήτριας στο OSU, και της Sarah Shackleton, η οποία διεξήγαγε την έρευνα ως μεταδιδακτορική ερευνήτρια στο Πανεπιστήμιο Princeton και πλέον είναι καθηγήτρια στο Ωκεανογραφικό Ινστιτούτο Woods Hole. Οι επιστήμονες εξέτασαν αρχαίο πάγο που συλλέχθηκε από την περιοχή Allan Hills, μια μοναδική τοποθεσία στην άκρη του παγοκαλύμματος της Ανατολικής Ανταρκτικής.
Σε αντίθεση με τις τυπικές τοποθεσίες γεώτρησης πάγου, στην περιοχή Allan Hills ο πάγος έχει ανυψωθεί και παραμορφωθεί λόγω κινήσεων μέσα στο παγοκάλυμμα. Αυτό διαταράσσει τη φυσική στρωμάτωση, με αποτέλεσμα οι ερευνητές να λαμβάνουν «στιγμιότυπα» κλιματικών συνθηκών από διαφορετικές χρονικές περιόδους, αντί για ένα συνεχές χρονολογικό αρχείο.
«Αυτά τα στιγμιότυπα επεκτείνουν τα κλιματικά αρχεία από πάγο πολύ περισσότερο από ό,τι ήταν δυνατό μέχρι σήμερα», δήλωσε ο διευθυντής του COLDEX, Ed Brook, παλαιοκλιματολόγος στο Κολέγιο Επιστημών της Γης, των Ωκεανών και της Ατμόσφαιρας του OSU. «Αυτά τα εκτενέστερα αρχεία εγείρουν πλέον νέα ερωτήματα για την εξέλιξη του κλίματος της Γης και για το πόσο πίσω στον χρόνο μπορούμε να φτάσουμε με δεδομένα από πυρήνες πάγου».
Ψύξη των ωκεανών αποκαλύπτεται μέσω παγιδευμένων αερίων
Μία από τις μελέτες χρησιμοποίησε μετρήσεις ευγενών αερίων που διατηρούνται στις φυσαλίδες αέρα για να εκτιμήσει τις αλλαγές στη θερμοκρασία των ωκεανών με την πάροδο του χρόνου. Τα αέρια αυτά παρέχουν μια παγκόσμια εικόνα των ωκεάνιων συνθηκών.
Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι οι μέσες θερμοκρασίες των ωκεανών έχουν μειωθεί κατά περίπου 2 έως 2,5 βαθμούς Κελσίου τα τελευταία 3 εκατομμύρια χρόνια. Αν και προηγούμενες έρευνες είχαν καταγράψει ψύξη στην επιφάνεια των ωκεανών, η μελέτη αυτή διαπίστωσε ότι ο χρονισμός της ψύξης διέφερε μεταξύ των επιφανειακών και των βαθύτερων στρωμάτων.
«Τα ευγενή αέρια στον πάγο παρέχουν έναν μοναδικό τρόπο για να εξετάσουμε τις μεταβολές στη θερμοκρασία των ωκεανών», δήλωσε η Shackleton. «Άλλες μέθοδοι δίνουν πληροφορίες για ένα συγκεκριμένο σημείο, ενώ αυτή προσφέρει μια πιο συνολική, παγκόσμια εικόνα».
Το μεγαλύτερο μέρος της συνολικής ψύξης σημειώθηκε νωρίς, ξεκινώντας περίπου πριν από 3 εκατομμύρια χρόνια και συνεχίζοντας για περίπου 1 εκατομμύριο χρόνια. Αυτή η περίοδος συμπίπτει με τον σχηματισμό μεγάλων παγοκαλυμμάτων στο βόρειο ημισφαίριο. Αντίθετα, οι θερμοκρασίες στην επιφάνεια των ωκεανών μειώθηκαν πιο σταδιακά έως περίπου πριν από 1 εκατομμύριο χρόνια. Οι ερευνητές εκτιμούν ότι αυτή η διαφορά σχετίζεται με αλλαγές στον τρόπο μεταφοράς θερμότητας μεταξύ επιφάνειας και βάθους των ωκεανών.
Τα επίπεδα των αερίων του θερμοκηπίου παρουσίασαν μικρές μεταβολές
Χρησιμοποιώντας τα ίδια δείγματα πάγου, η Marks-Peterson και η ομάδα της παρήγαγαν τις πρώτες άμεσες μετρήσεις των επιπέδων διοξειδίου του άνθρακα και μεθανίου για τα τελευταία 3 εκατομμύρια χρόνια.
Τα ευρήματα δείχνουν ότι τα επίπεδα διοξειδίου του άνθρακα παρέμειναν γενικά κάτω από 300 μέρη ανά εκατομμύριο κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου. Περίπου πριν από 2,7 εκατομμύρια χρόνια, ήταν γύρω στα 250 μέρη ανά εκατομμύριο και στη συνέχεια μειώθηκαν ελαφρώς κατά περίπου 20 μέρη ανά εκατομμύριο έως πριν από 1 εκατομμύριο χρόνια. Τα επίπεδα μεθανίου παρέμειναν σχετικά σταθερά, περίπου στα 500 μέρη ανά δισεκατομμύριο.
Ορισμένες προηγούμενες εκτιμήσεις, βασισμένες σε αρχαία ιζήματα, υποδείκνυαν υψηλότερα επίπεδα διοξειδίου του άνθρακα, αλλά τα αποτελέσματα διέφεραν. Αυτό υπογραμμίζει τη σημασία της επέκτασης των αρχείων από πυρήνες πάγου πιο πίσω στον χρόνο για μεγαλύτερη ακρίβεια.
Αντίθετα, σήμερα τα επίπεδα των αερίων του θερμοκηπίου είναι πολύ υψηλότερα. Σύμφωνα με την Εθνική Υπηρεσία Ωκεανών και Ατμόσφαιρας των ΗΠΑ (NOAA), το διοξείδιο του άνθρακα έφτασε κατά μέσο όρο τα 425 μέρη ανά εκατομμύριο το 2025, ενώ το μεθάνιο τα 1.935 μέρη ανά δισεκατομμύριο.
Πέρα από τα αέρια του θερμοκηπίου: Τι διαμόρφωσε το κλίμα της Γης
Τα ευρήματα υποδηλώνουν ότι τα αέρια του θερμοκηπίου από μόνα τους δεν εξηγούν πλήρως τη μακροχρόνια τάση ψύξης. Άλλοι παράγοντες φαίνεται να έπαιξαν σημαντικό ρόλο, όπως οι αλλαγές στην ανακλαστικότητα της Γης, οι μεταβολές στη βλάστηση και την κάλυψη πάγου, καθώς και οι διαφοροποιήσεις στην κυκλοφορία των ωκεανών.
«Ελπίζουμε ότι αυτή η εργασία θα βελτιώσει την κατανόησή μας για τα θερμότερα κλίματα του παρελθόντος και θα ενισχύσει την εικόνα μας για το πώς αλληλεπιδρούν τα διαφορετικά στοιχεία του συστήματος της Γης», δήλωσε η Marks-Peterson.
Ακόμη αρχαιότερος πάγος μπορεί να δώσει απαντήσεις
Η έρευνα ήδη δημιουργεί νέα ερωτήματα. Οι επιστήμονες του COLDEX συνεχίζουν να εξερευνούν παλαιότερα δείγματα πάγου, με στόχο να επεκτείνουν ακόμη περισσότερο το κλιματικό αρχείο.
Πρόσφατα εντοπίστηκε πάγος που ενδέχεται να φτάνει έως και τα 6 εκατομμύρια χρόνια στη βάση ενός πυρήνα, και οι ερευνητές τον αναλύουν ήδη. Παράλληλα, βρίσκονται σε εξέλιξη νέες γεωτρήσεις για τον εντοπισμό επιπλέον αρχαίου πάγου.
Οι επιστήμονες εργάζονται επίσης για τη βελτίωση των μεθόδων ανακατασκευής των επιπέδων διοξειδίου του άνθρακα, τη μελέτη άλλων αερίων που είναι παγιδευμένα στον πάγο και την καλύτερη κατανόηση του τρόπου διατήρησης πολύ παλαιού πάγου. Οι προσπάθειες αυτές θα μπορούσαν να οδηγήσουν στον εντοπισμό νέων περιοχών για μελλοντικές γεωτρήσεις και να διευρύνουν περαιτέρω το αρχείο της κλιματικής ιστορίας της Γης.
Το πρόγραμμα COLDEX υποστηρίζεται από το Γραφείο Πολικών Προγραμμάτων του NSF, το Πρόγραμμα Κέντρων Επιστήμης και Τεχνολογίας του NSF και το Πανεπιστήμιο του Όρεγκον. Η επιτόπια έρευνα στην Ανταρκτική υποστηρίζεται από το Αμερικανικό Πρόγραμμα Ανταρκτικής και χρηματοδοτείται από το NSF, ενώ η διάνοιξη πάγου υποστηρίζεται από το U.S. Ice Drilling Program και η διαχείριση των δειγμάτων από το NSF Ice Core Facility στο Ντένβερ του Κολοράντο.
ieidiseis.gr