Videnskabsmand forventer et gennembrud i Antarktis-søgningen efter planetens ældste is

Det er sommer i Antarktis, og videnskabsmænd fra hele verden flyver til forskningsstationer på det frosne kontinent som en del af en nu år lang kampagne for at afsløre verdens ældste is.

På spil er evnen til mere præcist at forudsige planetarisk opvarmning fra drivhusgasemissioner.

En af de førende eksperter på jagten er Jeff Severinghaus, en palæoklimatolog ved University of California, San Diego's Scripps Institution of Oceanography. Han mener, at efter flere års test, han kunne nu være kun måneder væk fra et stort gennembrud ved at bruge en eksperimentel boremaskine af hans eget design.

"Jo mere vi lærer, jo sværere bliver det tilsyneladende at finde idealet, ubrudt iskerne, men vi giver ikke op " sagde Severinghaus i et nyligt interview med San Diego Union-Tribune et par dage før afrejsen til Antarktis. Han tilføjede:"Vi er tæt på at overvinde alle problemerne."

Den internationale eftersøgning vil sandsynligvis kulminere i en episk ekspedition, der koster titusindvis af millioner af dollars og strækker sig over det meste af et årti – med forskere og teknikere, der sidder på en gletsjer 10, 000 fod over havets overflade i minusgrader, borer mere end to miles ned i isen for omhyggeligt at udtrække lange cylindriske prøver.

Mens sådanne dyre og tidskrævende projekter er blevet gennemført tidligere, Forskere har endnu ikke fundet en iskappe, der kontinuerligt strækker sig mere end en million år tilbage.

Forskere forsøger nu at finde ud af præcis, hvor det næste boreprojekt er mest sandsynligt, at afgrave de ældste iskerneprøver.

Til det formål, Severinghaus håber på at kunne gennemføre rekognosceringsekspeditioner ved hjælp af en RAID eller isbor med hurtig adgang, som han har brugt år på at bygge og teste. Han sikrede sig først et tilskud på 10,5 millioner dollars fra National Science Foundation til at kickstarte projektet for omkring et årti siden.

De 100, 000-pund værktøj udvinder ikke iskerner til forskning, men skaber snarere en smal, dybt hul, der giver forskere mulighed for at vurdere alderen på is, der er begravet langt inde i en gletsjer.

At estimere isens alder på de laveste dybder af en gletsjer har vist sig at være ekstremt udfordrende for forskere. Tidligere iskerneboringer har været afhængige af radar, isstrømsmodeller og andre geofysiske observationer til at estimere placeringen af ​​videnskabeligt nyttige iskapper.

"Det er en helt ny måde at udforske det indre indlandsis på, " sagde Severinghaus. "Den gamle måde var at bore 10 fod ned og bringe en iskerne og chips op. Det var ligesom bukke og reb-minedrift."

Andre videnskabsmænd rundt om i verden har udviklet lignende teknologier, men mange har endnu ikke vist sig brugbare. I marts, Kinesiske forskere fejrede efter at have udvundet stenkerne fra under en indlandsis i Østantarktis.

Imidlertid, før Severinghaus kan udforske det indre af Antarktis med sin boremaskine, han skal først bevise sit værd. RAID-værktøjet har gennemgået tre tidligere års test, med mange tilbageslag undervejs.

"Is er virkelig anderledes end fast jord, " sagde han. "I jorden, hvis du kommer i problemer, du skruer bare op for momentet. Det kan man ikke i is. Hvis du putter for meget energi i isen, det smelter og fryser igen, og så sidder du fast."

Severinghaus tager nu et 15-personers hold med på en 2 1/2-måneders ekspedition til et sted kaldet Minna Bluff for øvelsens seneste og måske sidste test. Pladsen ligger lige syd for McMurdo Station, hvor en samling af forskningsfaciliteter rummer ca. 000 mennesker ud for kontinentets nordkyst.

På bluffen, holdet vil forsøge at bore omkring 2, 000 fod ned til grundfjeldet. Hvis det lykkes, Severinghaus mener, at han vil være i stand til at sikre yderligere føderal finansiering og begynde rekognoscering af det indre i de kommende år.

"Vi er på kanten, " sagde John Goodge, en geolog ved University of Minnesota i Duluth, som forbereder sig på at tage med Severinghaus på ekspeditionen. "Hovedmålet er at bevise, at boret kan fungere. Så er det som om dæmningen går i stykker. Der er potentielt meget vigtig videnskab, vi kan gøre med den."

Selvom arbejdet kan være opslidende, overnatningssteder er ikke. Både Goodge og Severinghaus sagde, at maden er fremragende, og de vil have adgang til internettet.

Skiløb og snemaskiner er også en rekreativ mulighed, selvom det er en fare at falde i en sprække.

Andre medlemmer af holdet omfatter en teknisk besætning til at arbejde med boret og to polarforskere med ansvar for sikkerheden.

Stadig, tingene kan blive mere spændte i fremtiden, hvis testene viser sig at være vellykkede, og holdet bevæger sig ind i det indre af kontinentet.

"Mange af de mål, som folk er interesserede i, er meget fjerntliggende, " sagde Goodge. "Den antarktiske boresæson er omkring tre måneder om året fra november til januar. Selv om sommeren kommer overfladetemperaturen til at være minus 40 Celsius."

Fanget i de gamle gletsjere er små luftbobler - tidskapsler, der dokumenterer ændringer i atmosfærisk kuldioxid over hundredtusinder af år.

Isen dateres ved at måle argon isotoper, mens havtemperaturer for en given periode kan ekstrapoleres baseret på iltisotoper, sagde Severinghaus.

Palæoklimatologen satte sig selv på kortet i 1997 efter at have fundet ud af, hvordan man beregner historiske havtemperaturer ved hjælp af iskerner.

"Luft fanget i Antarktis iskappe indeholder en historisk registrering af atmosfæren (fra) da isen blev dannet, " sagde Helen Fricker, en glaciolog ved Scripps Polar Center. "Jo dybere isen er, jo ældre isen er, og jo ældre er den indespærrede luft.

"Ved at gå længere tilbage i tiden, vi kan indsamle iskerner, der vil give os mulighed for at adskille den naturlige variation i Jordens klimasystem fra menneskeskabt opvarmning, " tilføjede hun.

Forskere har studeret iskerner siden 1950'erne, med resultatet at have leveret nøgledata til at etablere sammenhængen mellem fossile brændstoffer og global opvarmning.

Imidlertid, eksperter har hidtil kun været i stand til at udvinde iskerner tilbage til omkring 800, 000 år, og de prøver har ikke været ideelle.

Udfordringen er, at is ofte folder sig ind i sig selv og blander sig som dej, skabe en inkonsekvent registrering. Den egentlige præmie for videnskabsmænd ville være at finde en gletsjer med uforstyrrede islag, der kan dateres mere end en million år tilbage.

"Vi har øjebliksbilleder, hver kun nogle få titusinder år lang, "Olaf Eisen, en glaciolog ved Alfred Wegener Instituttet i Tyskland, sagde i en mail.

"En kontinuerlig iskerne - faktisk, vi har brug for flere ... for at være sikre på, at vi ser et rigtigt signal og ikke kun støj - ville ... gøre det muligt for os at forstå udviklingen af ​​gasser og temperatur med tiden, " han tilføjede.

Severinghaus fra Scripps var en del af et nordamerikansk hold, der i oktober offentliggjorde en undersøgelse i tidsskriftet Natur analysere en arktisk iskerne, der blev fundet at være mere end 2 millioner år gammel. Imidlertid, prøven var begrænset i omfang, ikke giver den omfattende tidslinje, som forskerne håber at afdække.

Hvis en videnskabeligt nyttig iskerne kan genvindes, at analysere prøven kan hjælpe med at forklare en istid, der startede for mere end millioner år siden - og øge nøjagtigheden af ​​forudsigelser om global opvarmning i løbet af de kommende årtier.

Den internationale videnskabelige konsensus har beregnet, at en fordobling af atmosfærisk kuldioxid vil resultere i en opvarmning på 1,5 grader Celsius til 4,5 grader Celsius.

Severinghaus har sat sig for at gøre den forudsigelse mere præcis.

"Det er en videnskabelig forlegenhed, fordi det tal blev foreslået i 1975, og vi har stadig ikke formået at indsnævre den usikkerhed, " han sagde.

"Hvis vi kunne komme med bedre forudsigelser om, hvor meget tingene kommer til at varme, ville det sandsynligvis være med til at presse samfundet, " tilføjede han. "Lige nu, samfundet gør ikke meget for at dæmme op for sit kuldioxidproblem."

For at gøre det, Severinghaus håber bedre at kunne forstå skiftet mellem varme og kolde cyklusser. Tidligere, planeten oplevede istider den 41. 000-års cyklusser, men for omkring en million år siden begyndte det at aftage til hver 100. 000 år.

I betragtning af at Jorden er 4,5 milliarder år gammel, at forandring er et relativt nyt fænomen, en, som Severinghaus kalder et "uløst mysterium."

©2019 The San Diego Union-Tribune
Distribueret af Tribune Content Agency, LLC.