Ledena jezgra su jedinstvena klimatska arhiva. Zahvaljujući novoj metodi koju su razvili istraživači sa Univerziteta u Bernu i Empi, koncentracije gasova staklene bašte u ledu starom 1,5 miliona godina mogu se još preciznije izmeriti. Projekat EU „Beiond EPICA“ uz učešće Univerziteta u Bernu ima za cilj da obnovi tako stari led na Antarktiku.
Potraga za najstarijim ledom na Zemlji napravila je važan korak napred. Projekat Beiond EPICA—Oldest Ice, evropski konzorcijum koji uključuje Univerzitet u Bernu, završio je svoju drugu terensku sezonu krajem januara. Bušenje je dostiglo dubinu od 808 metara. Cilj projekta je da se osvrnemo 1,5 miliona godina u prošlost i dobijemo podatke o razvoju temperature, sastavu atmosfere i ciklusu ugljenika.
Dubina od oko 2700 metara mora biti dostignuta u ledenom pokrivaču Antarktika i oporavljeno jezgro leda. Ako sve bude po planu, tako bi trebalo da bude 2025. Tek tada će uslediti kompleksna analiza najstarijeg leda u ovom jezgru, za koju se trenutno razvijaju nove metode.
Univerzitet u Bernu igra ključnu ulogu u razvoju novih tehnologija analize. Tim predvođen Hubertusom Fišerom, profesorom eksperimentalne fizike klime i članom Oeschger centra za istraživanje klimatskih promena, uspeo je, u saradnji sa Empom, da razvije novu tehniku za zajedničko merenje gasova staklene bašte ugljen-dioksid (CO 2 ), metan ( CH 4 ) i azot oksid (N 2 O) kao i sastav izotopa ugljenika CO 2 .
Uzorak leda koji je potreban za ovo je vrlo mali debljine od samo jednog centimetra, a ipak najveća preciznost je moguća u merenju.
„Ovo su važni preduslovi,“ objašnjava Hubertus Fišer, „za dobijanje visoko preciznih zapisa visoke rezolucije sa najstarijeg leda u Beiond EPICA-i“. U ledu starom 1,5 miliona godina, 15.000 do 20.000 godina klimatske istorije sabijeno je u samo jedan metar ledenog jezgra, što postavlja potpuno nove zahteve za analizu jezgra leda. Ledena jezgra su izuzetno važan klimatski arhiv jer samo oni sadrže vazduh iz prošlosti za direktno merenje prošlih koncentracija gasova staklene bašte.
Nova metoda je upravo objavljena u časopisu Atmospheric Measurement Technikues. Bernska grupa je blisko sarađivala sa istraživačima Empe na tehničkom razvoju za ovo. Tim predvođen Lukasom Emenegerom, šefom Empinog odeljenja „Zagađivači vazduha/tehnologija životne sredine“, razvio je novi laserski spektrometar koji može da meri gasove staklene bašte na uzorku od samo 1,5 mililitara vazduha. Snimak dronova istraživačkog kampa Beiond EPICA. Kredit: PNRA/IPEV
„Postizanje ove visoke preciznosti u tako malim uzorcima teško je bilo zamislivo dugo vremena. Ponosni smo što ovo omogućava proučavanje vrednih ledenih jezgara“, kaže Emenegger. Na Univerzitetu u Bernu je, zauzvrat, osmišljen i izgrađen novi sistem za ekstrakciju sublimacijom koji omogućava dobijanje tako malih uzoraka vazduha kontinuirano i bez kontaminacije iz ledenog jezgra.
Zahvaljujući ovom pionirskom radu, kaže Hubertus Fischer, biće moguće izvršiti merenja gasova staklene bašte sa potrebnom preciznošću i vremenskom rezolucijom u tako starom ledu.
Koristeći tehniku sublimacije razvijenu u Bernu, uzorak ledenog jezgra može se polako transformisati od vrha do dna iz čvrstog u gasovito stanje. Pojedinačni uzorci se sakupljaju u centimetarskoj rezoluciji zamrzavanjem vazduha na -258°C tokom kontinuiranog procesa sublimacije. Ova tehnika obezbeđuje stopostotnu efikasnost ekstrakcije.
Još jedna prednost metode: vazduh izvučen iz uzoraka leda se ne gubi tokom merenja u laserskom spektrometru, već se može koristiti za dalje analize nakon toga. Hubertus Fišer govori o „savršenom recikliranju“ i kaže: „Ogromna količina posla koji moramo da uložimo u analizu nikada ne bi bila opravdana za obično jezgro leda“. Međutim, to je za led star 1,5 miliona godina, pošto je količina starog leda izuzetno ograničena.
Hubertus Fišer je jedan od glavnih igrača u projektu Beiond EPICA—Oldest Ice. Analiza ledenog jezgra Beiond EPICA trebalo bi da doprinese boljem razumevanju promene između toplih perioda i ledenih doba. Pre oko milion godina, došlo je do dramatičnih promena u ovome napred-nazad – kao što su pokazale studije morskih sedimenata.
U vreme pre oko 900.000 godina, ledena doba i tople faze smenjivale su se svakih 40.000 godina, a zatim samo svakih 100.000 godina. Zašto je došlo do ove promene je misterija, ali istraživači klime sumnjaju da su gasovi staklene bašte, između ostalog, odigrali presudnu ulogu. Ovu pretpostavku sada treba istražiti bušenjem ledenog jezgra na Antarktiku, koje seže skoro dvostruko dalje od najstarijeg antarktičkog ledenog jezgra analiziranog do sada.
U drugoj sezoni bušenja projekta, koja je upravo završena, međunarodni tim je radio dva meseca u ekstremnim uslovima. Bilo je nepredviđenih zastoja kao što su popravke sistema za bušenje i kašnjenja zbog loših vremenskih uslova. Bušenje je vršeno u dve smene u trajanju od 16 sati. Lokacija za bušenje Little Dome C nalazi se 34 kilometra od francusko-italijanske istraživačke stanice Concordia. Na ovoj baznoj stanici za ekspediciju, dvojica bernskih istraživača Markus Grimer i Florijan Kraus dobili su zadatak da iseku jezgra leda na prenosive komade pomoću posebne testere koju je razvio Univerzitet u Bernu.
