Boring af havbunden under Jordens kraftigste havstrøm

Den antarktiske cirkumpolære strøm er planetens mest kraftfulde og uden tvivl vigtigste. Det er den eneste, der flyder klart rundt om kloden uden at blive omdirigeret af nogen landmasse, sender op til 150 gange strømmen af ​​alle verdens floder med uret rundt om det frosne kontinent. Det forbinder alle de andre oceaner, og menes at spille en nøglerolle i reguleringen af ​​naturlige klimaudsving, der gentagne gange har fejet jorden i millioner af år. Men meget er stadig ikke kendt om, hvordan det virker, herunder hvordan det nu kan reagere på menneskeskabte klimaændringer.

Fra denne måned, omkring 30 videnskabsmænd fra 13 lande sigter mod at studere nutidens tidligere dynamik ved at bore i havbunden i nogle af klodens fjerneste havområder. De sejler den 20. maj fra Puntas Arenas, Chile på skibet JOIDES Resolution, at begynde Ekspedition 383 af International Ocean Discovery Program. IODP er et samarbejde mellem forskere fra hele verden, der studerer jordens historie som registreret i sedimenter og klipper under havbunden.

"Dette er virkelig en vigtig del af verdens klimasystem, fordi det er her, så meget varme og kulstof udveksles mellem havet og atmosfæren, " sagde krydstogtets chefforsker Gisela Winckler, en geokemiker og palæoklimatolog ved Columbia Universitys Lamont-Doherty Earth Observatory. "Vi bør lære om, hvordan vindene, havet og den antarktiske iskappe har tidligere reageret på opvarmning. Det vil hjælpe os med at vide, hvad de kan gøre i fremtiden."

Den antarktiske cirkumpolære strøm, eller ACC, som videnskabsmænd kalder det, er faktisk et komplekst sæt af strømme. Spinoffs fra det ballonerer enorme mængder kuldioxid, der er lagret længe, næringsstoffer og varme op fra det dybe hav. Interaktioner med luft og sollys kan resultere i store opblomstringer af planteplankton, hvoraf nogle regner tilbage i dybet. Men nogle CO ₂ også lækker tilbage til atmosfæren. Balancen mellem disse to processer og andre kan ændre sig over tid; dette kan igen ændre CO ₂ indholdet af atmosfæren, og dermed planetens temperatur. ACC menes at hjælpe med at lagre mere CO ₂ i havet i kolde perioder, og mindre under varme. Nu hvor vi går ind i en kunstigt varm periode drevet af menneskelige udledninger af CO ₂ , hvordan vil ACC reagere? Vil det sløve opvarmningen, eller skrue endnu mere op?

For at undersøge, hvad der er sket i fortiden, forskerne vil bore i sediment, der ligger fra 1, 000 til 5, 100 meter under havoverfladen, og bringe kerner op til 500 meter lange. Den første, mere lavvandede kerner vil komme fra kontinentalsoklen langs Chiles sydligste kyst, hvor ACC skal passere gennem den relativt smalle Drake Passage mellem Sydamerika og den antarktiske halvø. Senere kommer kerner fra det sydøstlige Stillehav, nær den oceaniske utilgængelighedspol. Også kendt som Point Nemo, dette er det sted i havet, der er længst væk fra noget land - mere end 1, 000 miles i enhver retning. "Det er lidt fedt, og skræmmende, siger Winckler.

Kernerne forventes at indeholde skaller af små væsner, der døde og sank til bunden så langt tilbage som for 8 millioner år siden. Disse indkapsler information om gamle vandtemperaturer, plankton produktion, næringsstofkoncentrationer og andre kvaliteter, der ville hjælpe med at kortlægge ændringer i ACC's styrke og andre funktioner. Nogle kerner fra det sydøstlige Stillehav kan også indeholde stenaffald skrabet op af gletsjere i Antarktis, raftede ud til havet i isbjerge, og faldt så til bunden, da bjergene smeltede. Changes in such debris over time would allow the researchers to see how the ice sheet reacted to cold and hot swings hooked into the ACC.

Cores drilled off Chile should contain sediments blown or washed directly from land, and built up far more rapidly than those from the deep sea. These might allow the researchers to read the causes and effects of climate switches on scales of just millennia, or even centuries—eyeblinks in geological time that most other marine records cannot produce.

One current mystery:for reasons that are not well understood, the powerful winds from the west that drive the ACC's clockwise motion have increased in recent decades; yet the ACC itself has not become any stronger as a result. The coring may help the scientists test hypotheses about why this is so.

The cruise "will provide important information for more accurately forecasting the rate and magnitude of future global climate change related to increasing atmospheric carbon dioxide levels, " said Jamie Allen, program director at the U.S. National Science Foundation's Division of Ocean Sciences, which supports the IODP.