11 Minute
O echipă de cercetători care a forat în regiunea Allan Hills din Antarctica a recuperat gheață glaciară și incluzii de aer datate la aproximativ 6 milioane de ani — cele mai vechi mostre de gheață și atmosferă datate direct care au fost recuperate până acum de pe Pământ. Aceste mostre, înserate în gheață albastră aproape la suprafață, oferă una dintre cele mai clare ferestre asupra condițiilor climatice la scară planetară din Miocenul târziu și pe durata mare parte a Pliocenului.
De ce Allan Hills este o capsulă a timpului atât de rară
Antarctica reprezintă un arhiv unic deoarece straturile de zăpadă și gheață se acumulează constant, capturând aer, praf și semnături chimice pe măsură ce se suprapun. Însă Allan Hills este deosebit chiar și în contextul Antarcticii. Aici, vânturile katabatice puternice și sublimarea la suprafață îndepărtează zăpada proaspătă, aducând înapoi la suprafață ghețurile mai vechi, comprimate. În intervale lungi de timp, acest proces a generat benzi extinse de gheață albastră — gheață densă, bogată în cristale, care absoarbe lumina roșie și capătă o nuanță albastră.
Înțelegerea exactă a condițiilor care permit păstrarea unor straturi atât de vechi aproape de suprafață este încă în lucru, explică glaciologa Sarah Shackleton: este vorba despre o combinație de topografie, vânturi persistente și frig sever care opresc efectiv fluxul ghețarului și înlătură straturile noi.
Miezul de gheață din care a fost extras aer prins acum 6 milioane de ani.
Cum a datat echipa gheața mai veche decât oricând
Proiectul COLDEX, susținut de National Science Foundation și condus de glaciologa Sarah Shackleton de la Woods Hole Oceanographic Institution, a forat trei miezuri la Allan Hills, ajungând la adâncimi de aproximativ 150, 159 și 206 metri (492, 522 și 676 picioare). Echipa se aștepta la gheață neobișnuit de veche, posibil extinzându-se până în Pliocen (care s-a încheiat în urmă cu aproximativ 2,6 milioane de ani), însă rezultatele datărilor au depășit așteptările inițiale.
Datarea cu izotopi de argon: vârste directe, nu estimări
Pentru a atribui vârste au folosit datarea cu izotopi de argon asupra incluziunilor microscopice de aer. Spre deosebire de corelațiile stratigrafice sau proxy-urile indirecte, această metodă măsoară izotopi ai gazelor nobile prinși în gheață, oferind constrângeri de vârstă directe. Probe din cel mai adânc miez au returnat vârste în jurul valorii de 6 milioane de ani — plasându-le în Miocenul târziu — în timp ce probele mai superficiale au dat vârste mai tinere, acoperind tranziția dintre Miocen și Pliocen.
Metoda este tehnic exigentă: implică extragerea și analiza includerilor de aer la scară microscopică, control riguros al contaminării și calibrare cu standarde de referință pentru izotopi. Laboratoarele care au realizat măsurătorile au utilizat spectrometrii de masă cu rezoluție înaltă pentru a detecta raporturi mici ale izotopilor argon-40/argon-36, element esențial pentru delimitarea temporală a aerului prins în cristalele de gheață.
Ce dezvăluie izotopii despre climatul antic
După datare, cercetătorii au efectuat analize ale izotopilor de oxigen din gheață pentru a estima condițiile de temperatură în momentul formării zăpezii originale. Izotopii de oxigen din moleculele de apă variază în funcție de temperatură și de dinamica ciclului hidrologic global; prin măsurarea acestor raporturi, oamenii de știință pot deduce dacă Antarctica a fost mai caldă sau mai rece în trecut.
Rezultatele au fost remarcabile: în jurul valorii de 6 milioane de ani în urmă, Antarctica pare să fi fost cu aproximativ 12 °C mai caldă decât astăzi. Analiza sugerează că trecerea de la condițiile mai calde ale Miocenului la clima modernă a Antarcticii nu a fost un salt brusc, ci mai degrabă un proces gradual, desfășurat pe un interval extins în timp. Această răcire lentă are implicații importante pentru înțelegerea răspunsului calotelor glaciare la schimbări pe termen lung ale concentrațiilor de gaze cu efect de seră, dar și la variațiile orbitale care modelează insolarea globală.
Pe lângă semnalele isotopice, mostrele furnizează informații despre compoziția chimică a gheții (traceri de săruri, oxidați și particule minerale) care pot fi corelate cu schimbări ale circulației oceanice, cu eroziunea continentală și cu activitatea vulcanică în epoci geologice. Aceste date multi-parametrice contribuie la reconstruirea unui context climatic regional și global mai robust, relevant pentru modelele de paleoclimatologie.
Allan Hills, Antarctica
De ce sunt importante aceste descoperiri pentru paleoclimatologie și predicții viitoare
Recuperarea aerului datat direct din Miocen oferă posibilitatea testării modelelor privind compoziția atmosferică și sensibilitatea climatică pe baza unor mostre atmosferice reale și foarte vechi. Bu bulele de aer capturate — chiar dacă în multe cazuri apar ca incluzii comprimate în cadrul cristalelor de gheață, nu ca bule vizibile — conțin gaze nobile și gaze cu efect de seră care păstrează o imagine instantanee a atmosferei Pământului la momentul capturării.
Prin măsurarea concentrațiilor de CO2, metan și a unor urme de gaz, precum și a raporturilor izotopice în aceste probe, cercetătorii pot determina care niveluri de gaze au alimentat clima mai caldă de acum 6 milioane de ani și cât de rapid a evoluat atmosfera pe măsură ce planeta a intrat în Pliocen. Acest punct de reper empiric îmbunătățește proiecțiile privind modul în care creșterea actuală a emisiilor de gaze cu efect de seră se poate traduce în schimbări pe termen lung ale temperaturii și extinderii calotelor glaciare.
Mai mult, datele permit calibrări mai precise ale modelelor de climat paleoclimatic și ale parametrilor de sensibilitate climatică (climate sensitivity), reducând incertitudinile legate de feedback-urile lente, cum ar fi răspunsul calotelor și al sistemelor oceanice. În contextul adaptării și al politicilor de atenuare a schimbărilor climatice, astfel de constrângeri empirice sunt de mare valoare pentru estimările privind creșterea nivelului mării pe termen lung.
Cercetătorii ridicând aparatul de foraj folosit pentru excavația miezurilor de gheață
Următorii pași: mai multă forare și mai multe indicii chimice
Directorul COLDEX, Ed Brook (Ohio State University), afirmă că echipa plănuiește deja o campanie mai amplă, pe mai mulți ani, la Allan Hills pentru a extinde înregistrarea în adâncime și pentru a colecta mai multe mostre atmosferice pe un interval temporal mai larg. Programul propus, planificat între 2026 și 2031, are ca obiectiv cartografierea concentrațiilor de gaze cu efect de seră și a schimbărilor izotopice pe milioane de ani, îmbunătățind constrângerile atât privind variabilitatea naturală, cât și factorii care au condus la răcirea pe termen lung până în Pleistocen.
Pe lângă măsurătorile gazelor cu efect de seră, lucrările viitoare vor analiza particulele capturate, izotopii radiogenici și gazele-tracer pentru a reconstrui circulația oceanică, extinderea calotelor glaciare și influențele vulcanice în timpul tranziției Miocen–Pliocen. De asemenea, se intenționează integrarea datelor cu înregistrări marine și terestre pentru a obține o imagine sinoptică a sistemelor climatice globale din acea perioadă.
Din punct de vedere metodologic, optimizarea tehnicilor de extragere a aerului în incluzii microscopice, dezvoltarea unor proceduri împotriva contaminării și îmbunătățirea sensibilității instrumentelor analitice vor fi chei pentru succesul campaniilor viitoare. Colaborările interdisciplinare — între glaciologi, geochimiști, modelatori climatici și paleooceanografi — vor spori valoarea științifică a înregistrărilor obținute.
Perspectiva experților
Dr. Elena Moreno, paleoclimatolog care nu este conectată direct la echipa de teren COLDEX, comentează: "Aerul datat direct de acum 6 milioane de ani schimbă regulile jocului. Leagă simulările modelistice de compoziții atmosferice reale, nu de valori inferate. Un astfel de punct de reper empiric este rar și extrem de valoros pentru înțelegerea sensibilității climatice, atât în trecut, cât și în viitor."
În ansamblu, miezurile din Allan Hills subliniază modul în care condițiile locale pot conserva înregistrări climatice antice în mod surprinzător. Ele confirmă, de asemenea, un adevăr practic pentru oamenii de știință de teren: cele mai valoroase înregistrări se găsesc adesea în locurile care par de nepătruns — zone unde vântul, frigul și timpul colaborează pentru a păstra memoria Pământului.
Aspecte tehnice și context suplimentar pentru cercetători
Din perspectivă tehnică, datarea cu izotopi de argon aplicată incluziunilor de aer necesită distincții clare între argon atmosferic și izotopii produși radiogenic în rocă sau prin reacții nucleare. În cazul gheții, concentrațiile foarte scăzute de argon și raporturile între izotopi impun folosirea unor metode de purificare avansate și a spectrometriei cu calibrare internă. Procedura tipică include spargerea miezurilor în camere curate, extragerea aerului prin vacum, curățarea chimică și analiza cu spectrometru de masă cu cuplare la separatoare gazoase specializate.
Analizele izotopice de oxigen (raportul 18O/16O) și de hidrogen (raportul D/H) oferă semnale complementare privind temperatura la sursă și modalitățile de transport al precipitațiilor. Aceste semnale sunt apoi corelate cu modele de transfer de masă din atmosferă pentru a reconstrui temperaturile la suprafață din trecut. Interpretarea acestor semnale trebuie să țină cont de variațiile în evapo-transpirație, schimbările regiilor sursă a vaporilor și de modificările circulației atmosferice la scară largă.
Implicarea internațională și importanța conservării mostrelor
Proiectele precum COLDEX implică adesea rețele internaționale de laboratoare și facilități analitice. Conservarea, stocarea și accesul la mostre sunt critice pentru reproducibilitatea științifică: miezurile trebuie depozitate în condiții criogenice controlate și catalogate precis pentru analize ulterioare. Partajarea datelor și a mostrelor cu comunitatea științifică globală va permite verificări independente și va susține cercetările care integrează multiple înregistrări paleoclimatice.
Pe termen lung, aceste date devin repere pentru bazele de date internaționale privind climatul paleoclimatic și contribuie la dezvoltarea politicilor științifice care vizează evaluarea riscurilor pe termen lung asociate schimbărilor climatice și creșterii nivelului mării.
Concluzii și relevanță pentru modelele climatice
Descoperirea aerului vechi și a gheței de la Allan Hills oferă o oportunitate rară de a testa ipoteze privind legătura dintre concentrațiile de gaze atmosferice și temperatura globală în timpul Miocenului târziu — o perioadă care a prezentat nivele mai ridicate de temperatură globală și configurații oceanice diferite față de prezent. Prin integrarea acestor date cu modele climatice, comunitatea științifică poate calibra mai bine parametrii de răspuns climatic lent și poate reduce incertitudinile asociate proiecțiilor pe secole și milenii.
Pe scurt, miezurile din Allan Hills nu sunt doar o realizare tehnică remarcabilă în paleoclimatologie și geochimie, ci și o resursă esențială pentru înțelegerea modului în care atmosfera și calotele glaciare au evoluat în epoci mai calde — informații direct relevante pentru interpretarea și modelarea schimbărilor climatice viitoare.
Sursa: sciencealert
Lasă un Comentariu