Synkronisering af iskerner ved hjælp af vulkanske askelag

Tynd, brunlige lag med en tykkelse på omkring en millimeter eller to observeres nogle gange i de hvidlige/gennemsigtige iskerner. Disse brune lag består af materiale, der stammer fra vulkanudbrud.

Under et vulkanudbrud, gasser, lava, sten, og små askepartikler bliver kastet ud i atmosfæren. De mindste partikler bliver båret af vinden og transporteret med luftmasserne, indtil partiklerne falder ud og dækker land- eller isoverfladen med et tyndt tæppe af vulkansk materiale. Aske, der landede på Grønlands indlandsis for tusinder af år siden, er i dag begravet under enorme mængder is og kan kun hentes frem ved at bore lange iskerner.

Mange af askepartiklerne i iskernerne er for små til at være synlige med det blotte øje. Oftest er partiklerne kun en tiendedel eller en hundrededel af en millimeter. Kun når en enorm mængde askepartikler er til stede i et lag, laget vil være synligt i iskernen som et tyndt brunt bånd, men de fleste af de vulkanske lag i iskerner er usynlige på grund af den lille mængde askeskår. At søge efter disse askelag i en tre kilometer lang iskerne kan virke som en umulig opgave. Alligevel, det gør forskere ved Center for Is og Klima.

De vulkanske askelag kan bruges som vigtige referencehorisonter, der kan forbinde forskellige iskerner og andre arkiver fra tidligere klima. Vulkanasken indeholder også et kemisk fingeraftryk, som gør det muligt at spore, hvilken vulkan asken stammer fra, og nogle gange også hvilket udbrud af en bestemt vulkan, der var kilden. Det er denne egenskab, der tilskynder forskerne til at lede efter de bittesmå askepartikler, der er gemt i de lange iskerner.

Identifikation og analyse af vulkansk aske

Det kan virke som en umulig opgave at finde de usynlige askelag i en tre kilometer lang iskerne, bestående af omkring 20 tons is. Heldigvis, lidt hjælp er lige ved hånden. Efter et vulkanudbrud, nedbøren er ofte let sur på grund af tilstedeværelsen af ​​svovlsyre, der kommer fra omdannelse af de vulkanske svovlgasser i atmosfæren. De relativt høje syrekoncentrationer fører til høj elektrisk ledningsevne af isen. Det er hurtigt og relativt nemt at måle isens elektriske ledningsevne, og syretoppene i den målte profil kan bruges som guider til, hvor de bittesmå askepartikler gemmer sig. Isprøver vil normalt blive skåret rundt, hvor syretoppe findes, men der er desværre ingen garanti for, at der er aske til stede, så prøverne skal analyseres meget omhyggeligt.

Isprøverne smeltes og centrifugeres for at hælde vandet fra og holde den lille mængde urenhedspartikler fra isen. Det meste af materialet er vindblæst støv eller finkornet sand, kommer ofte helt fra ørkener i Asien. Hvis der er askeskår, disse kan identificeres visuelt i et normalt lysmikroskop eller i et elektronscanningsmikroskop.

Et askeskår kan ofte identificeres på dets glasagtige og skinnende udseende, dens særlige form og dens gennemsigtighed. Partiklerne er normalt enten farveløse eller lys rosa eller brunlige, afhængig af den kemiske sammensætning.

Efter identifikation af et askelag, den kemiske analyse kan begynde ved hjælp af en elektronmikroprobe. Dette instrument virker ved at skyde en elektronstråle mod den undersøgte askepartikel. Den kemiske sammensætning af skårene kan udledes af bølgelængderne af de røntgenstråler, der udsendes fra prøven. Kemiske resultater af god kvalitet kræver, at prøverne forberedes i god tid før analyse. Denne proces er meget besværlig. Alle skårene, der skal analyseres, skal have en flad og glat overflade og skal være på samme niveau i forhold til elektronkanonen i mikrosonden. En måde at gøre dette på er at montere skårene i en harpiks (epoxy) på et objektglas og derefter polere prøven med finkornet diamantstøv. Overfladen af ​​prøven fjernes langsomt og poleres af det hårde diamantstøv. Man sørger for ikke at pudse alle de kostbare skår væk. Under poleringen, et mikroskop bruges til at kontrollere, om overfladen af ​​skårene er flad og glat.

Når den kemiske sammensætning af skærverne er blevet bestemt, resultaterne sammenlignes med resultater fra analyse af lignende skår i andre is- eller sedimentkerner eller med sammensætningen af ​​aske fundet in situ ved vulkanen, der er ansvarlig for udbruddet.