Antarktis havis er nøglen til at udløse istider, undersøgelse finder

Vi har vidst i årevis, at Jordens klima er som en kæmpe Rube Goldberg-maskine:Træk i et håndtag, og en massiv kæde af begivenheder begynder i bevægelse. Alligevel er mange af de skridt, der driver disse ændringer, forblevet indhyllet i usikkerhed.

"Et nøglespørgsmål på området er stadig, hvad der fik Jorden til periodisk at cykle ind og ud af istider, " sagde Asst. Prof. Malte Jansen, hvis forskning ved University of Chicago søger at opdage og forstå de processer, der udgør det globale klima. "Vi er ret sikre på, at kulstofbalancen mellem atmosfæren og havet må have ændret sig, men vi ved ikke helt hvordan eller hvorfor."

I en ny undersøgelse, Jansen og tidligere UChicago postdoc-forsker Alice Marzocchi redegør for, hvordan en indledende ændring i klimaet kan starte en kæde af begivenheder, der fører til en istid. Deres model viser, hvordan stigningen i Antarktis havis i et koldere klima kan udløse et vandfald af ændringer, der kan bidrage til at vippe det globale klima ind i glaciale perioder.

Ansvaret (eller skylden) for Jordens klima er delt mellem land, liv, atmosfære og hav. Elementer bevæger sig frem og tilbage blandt alle fire i en langsom dans, der har holdt Jorden beboelig i milliarder af år - men kan ændre klimaet, efterhånden som elementer opbygges på en eller flere af stederne.

For eksempel, vi er i øjeblikket i en pause mellem istider; i de sidste to og en halv million år, gletsjere har med jævne mellemrum dækket Jorden og derefter trukket sig tilbage. Videnskabsmænd, derfor, har sammensat ledetråde om, hvordan denne proces med glaciation fungerer, og hvordan den udløses. Det er sandsynligt, at små ændringer i Jordens kredsløb førte til en vis afkøling. Men det alene ville ikke gøre det, sagde Jansen. Der skulle have været massive ledsagende ændringer i klimasystemet for at tage højde for mængden af ​​køling, der fulgte.

"Den mest plausible forklaring er, at der var en ændring i, hvordan kulstof blev delt mellem atmosfæren og havet, " sagde Jansen. "Der er ingen mangel på ideer om, hvordan dette sker, men det er ikke helt klart, hvordan de alle passer sammen." Simuleringer er uenige, og ingen stemmer helt overens med de geologiske beviser, der er tilgængelige for videnskabsmænd.

Med udgangspunkt i en undersøgelse, Jansen offentliggjorde for et par år siden, Jansen og Marzocchi udarbejdede en model for, hvordan istidens overgang kunne have udspillet sig.

På deres billede, atmosfæren afkøles nok til at få Antarktis havis til at begynde at bygge. "Det sydlige Ocean omkring Antarktis spiller en nøglerolle i havcirkulationen, da det er et område, hvor dybt vand stiger op til overfladen, før det igen forsvinder ned i afgrunden, " sagde Jansen. "Som et resultat, øget antarktisk havis har store konsekvenser."

Islåget ændrer havcirkulationen, men det blokerer også fysisk havet for at udveksle kuldioxid med atmosfæren. Det betyder, at mere og mere kulstof trækkes ud i det dybe hav og bliver der. Mindre kuldioxid i atmosfæren ville føre til en omvendt drivhuseffekt, får planeten til at køle af.

"Det, dette antyder, er, at det er en feedback-loop, " sagde Marzocchi, nu forsker ved Storbritanniens National Oceanography Center. "Når temperaturen falder, mindre kulstof frigives til atmosfæren, som udløser mere køling."

Forklaringen passer med beviser om fortidens klima fra kilder som sedimenter, koralrev, og kerneprøver fra gletsjere.

"Det, der overraskede mig, er, hvor meget af denne øgede lagerplads alene kan tilskrives fysiske ændringer, med antarktisk havisen som nøglespilleren, " sagde Marzocchi. Bare de fysiske effekter, før der tages højde for ændringer fra biologisk vækst, står for omkring halvdelen af ​​den nedgang i kuldioxid, der menes at være sket.

Resultaterne er endnu et skridt mod at forstå, hvordan jordens klima fungerer over lange tidsskalaer, sagde forskerne.

"Havet er det største kulstofreservoir over geologiske tidsskalaer, " sagde Marzocchi. "Så at studere den rolle, som havet spiller i kulstofkredsløbet hjælper os mere præcist at simulere fremtidige miljøændringer."