Hvad gemmer sig under smeltende gletsjere og optøende permafrost?

Rundt omkring på planeten forsvinder isen hurtigt. Fra bjergtoppe, polerne, havene og tundraen. Efterhånden som isen smelter, afslører den nye overflader, nye muligheder og nye trusler – inklusive værdifulde mineralforekomster, arkæologiske relikvier, nye vira og mere.

Smeltende gletsjere og havis

Arktis opvarmes fire gange hurtigere end resten af ​​planeten, og det betyder, at gletsjere, som sidder på land, og havis, som flyder på havoverfladen, smelter hurtigt. To tredjedele af isen i Arktis er forsvundet siden 1958, hvor den første gang blev målt. Mellem 2000 og 2019 mistede verdens gletsjere 267 milliarder tons is hvert år. Himalaya-gletsjere er på vej til at miste en tredjedel af deres is inden 2100, og alpine gletschere forventes at miste halvdelen af ​​deres is.

"Jeg kan fortælle dig fra vores forskning, at grundfjeldet under isen vil blive blotlagt med en meget højere hastighed, end vi tror," sagde Joerg Schaefer, en klimageokemiker ved Columbia Climate Schools Lamont-Doherty Earth Observatory, som forsker i Grønlands is. ark. "Alle forudsigelserne er alt for konservative med hensyn til forandring - forandringen vil være meget hurtigere. Det er sandt globalt. Men Grønland er måske et af de områder, hvor disse forudsigelser om isændringer er alt for konservative på grund af en forskellige klimafaktorer."

På grund af den globale opvarmning, menneskelig aktivitet allerede har forårsaget, vil Grønlands afsmeltning få havniveauet til at stige 10,6 tommer, ifølge en ny undersøgelse. Denne mængde af smeltning er allerede låst inde, sagde undersøgelsens forfattere. De tilføjede, at 10,6 tommer er et lavt skøn; hvis emissionerne fortsætter, og Grønlands rekordstore afsmeltning i 2012 bliver normen, kan vi stå over for 30 tommer eller mere af havniveaustigningen. Tabet af is fra de vestlige og østlige antarktiske iskapper og fra andre gletsjere ville føje til dette.

Den resulterende potentielle havniveaustigning ville betyde en katastrofe for de 680 millioner mennesker, der bor i lavtliggende kystområder rundt om i verden, et tal, der forventes at toppe en milliard i 2050.

Hvad ligger under smeltende is?

Fossile brændstoffer og ædle metaller

Indtil for nylig var størstedelen af ​​udnyttelsen af ​​Arktis olie- og gasressourcer på land. Men sommerens isdække i Arktis kan forsvinde allerede i 2035, hvilket gør regionen mere tilgængelig for skibe og giver nye muligheder for udvinding af fossile brændstoffer og minedrift.

United States Geological Survey har anslået, at omkring 30 % af verdens uopdagede gas og 13 % af verdens uopdagede olie kan findes nord for polarcirklen, for det meste offshore i havet. Ud over disse fossile brændstoffer vurderede US Congressional Research Service, at Arktis indeholder ædle metaller og mineraler for en billion dollars.

Grønland har forekomster af kul, kobber, guld, nikkel, kobolt, sjældne jordarters metaller og zink. Mens den smeltende is afdækker land, der har været utilgængeligt i tusinder af år, flytter prospektører ind.

Schäfers forskning går ud på at tage prøver under Grønlands is og bruge isotopværktøjer til at finde ud af, hvornår området sidst var isfrit for at identificere de mest sårbare dele af indlandsisen i Grønland. Han bliver ofte udspurgt af mineralkonsortier. "De vil bare vide, hvad der er under indlandsisen. "Send os dine sten, vi skal vide, hvilke mineraler der er derinde. Og hvornår er det væk? Eller hvad skal der til for at smelte det?" De vil bare gerne ind i disse mineralforekomster," sagde han.

Værdifulde metaller findes også i den dybe havbund i Arktis og andre steder. Kartoffellignende knuder på det arktiske havbund indeholder kobber, nikkel og sjældne jordarter såsom skandium, der bruges i rumfartsindustrien. Norge udforsker dybhavsminedrift af havbunden for at udnytte forekomster af kobber, zink, kobolt, guld og sølv. Den Internationale Havbundsmyndighed har allerede godkendt 30 kontrakter for havbundsudforskning.

Udvinding af havbunden kan forårsage alvorlig skade på marine økosystemer, herunder plankton, der er grundlaget for fødekæden. Og mens dybhavsminevirksomheder hævder, at deres miljøpåvirkninger er mindre end landminedrift, forbliver meget af dybhavet og dets økosystemer stort set uudforsket. Adskillige virksomheder og miljøgrupper kræver et globalt moratorium for minedrift på dyb havbund, indtil dets miljøpåvirkninger er bedre forstået.

Men at undgå de værste konsekvenser af klimaændringer betyder overgang fra fossile brændstoffer til vedvarende energi, som kræver store mængder mineraler. Så meget som tre milliarder tons metaller – inklusive lithium, nikkel, mangan, kobolt, kobber, silicium, sølv, zink, jernmalm og aluminium – kan være nødvendige til teknologier som batterier til elektriske køretøjer, vindmøller, solpaneler, og andre rene energiteknologier. Verdensbanken vurderer, at produktionen af ​​mineraler kan stige med næsten 500 % i 2050 for at imødekomme den voksende efterspørgsel efter vedvarende energiteknologier.

Et økologisk sundt alternativ til at udvinde det udsatte land eller den dybe havbund ville være at udvinde værdifulde metaller fra genbrugt elektronisk affald, men virkeligheden er, at kun omkring 20 % af e-affaldet genanvendes - resten kasseres. Under alle omstændigheder vil der være behov for flere ædelmetaller, end der i øjeblikket er i omløb til at levere materialer til omstillingen til ren energi. Som et medlem af Deep Sea Conservation Coalition sagde:"Du kan ikke genbruge det, du ikke har."

Mere forsendelse

Smeltende havis har åbnet vandveje i Arktis, hvilket gør det muligt for skibsfarten at stige med 25 % mellem 2013 og 2019.

Efterhånden som flere olietankskibe og bulkskibe krydser regionen, har resultatet også været en stigning på 85 % i sort kulstof, primært fra deres brug af svær brændselsolie. Når sort kulstof – en form for luftforurening, der skyldes ufuldstændig forbrænding af fossile brændstoffer – lander på sne eller is, gør det mørkere det og fremskynder smeltningen. Sort kul forårsager også luftvejs- og kardiovaskulære sygdomme hos mennesker. FN's Internationale Søfartsorganisation har forbudt brugen af ​​svær brændselsolie i Arktis, men forbuddet træder først i kraft i 2029.

Med den smeltende sommeris er krydstogtturismen også stigende. I 2016 krydsede det første store krydstogtskib Arktis og stoppede ved Nome, AK. Denne sommer skulle 27 krydstogtskibe efter planen lægge til der. Flere krydstogtsskibe betyder flere kulstofemissioner, der sværter isen og forstyrrer marine økosystemer.

Optøning af permafrost

Global opvarmning forårsager også optøning af permafrost - jord, der forbliver frosset i to eller flere på hinanden følgende år. Den findes på høje breddegrader og høje højder, hovedsageligt i Sibirien, det tibetanske plateau, Alaska, det nordlige Canada, Grønland, dele af Skandinavien og Rusland. Permafrost, hvoraf nogle har været frosset i titusinder eller hundredtusinder af år, lagrer de kulstofbaserede rester af planter og dyr, der frøs, før de kunne nedbrydes. Forskere vurderer, at verdens permafrost rummer 1.500 milliarder tons kulstof, næsten det dobbelte af mængden af ​​kulstof i atmosfæren i øjeblikket. Når permafrosten tøer op, forbruger mikroberne i det frosne organiske stof og frigiver kuldioxid og metan til atmosfæren. Dette fremskynder opvarmningen og udløser endnu mere permafrost-optøning i en irreversibel cyklus. Forskere anslår, at to tredjedele af Arktis' overfladenære permafrost kan være væk i 2100.

Når isen i permafrost smelter, bliver jorden ustabil og kan falde sammen, hvilket forårsager sten og jordskred, oversvømmelser og kysterosion. Den bøjede jord kan beskadige bygninger, veje, elledninger og anden infrastruktur. Det påvirker mange indfødte samfund, der har levet og været afhængige af stabiliteten af ​​frossen permafrost i hundreder af år.

Hvad ligger der under optøende permafrost?

Mikrober

I takt med at permafrosten tøer op, afsløres bakterier og vira, der har været skjult under jorden i titusinder af år. Et gram permafrost viste sig at rumme tusindvis af sovende mikrobearter. Nogle af disse arter kan være nye vira eller ældgamle, som mennesker mangler immunitet og kur mod, eller sygdomme, som samfundet har elimineret, såsom kopper eller byllepest. I 2016 blev hundrede mennesker i Sibirien indlagt, og en dreng døde efter at have pådraget sig miltbrand fra et inficeret rensdyrkroppe, der var frosset 75 år tidligere og blev blotlagt, da permafrosten tøede op. Miltbrandsporer trængte ind i jorden og vandet og til sidst fødeforsyningen.

Meget ældre eksemplarer er også blevet afsløret. Forskere har genoplivet en 30.000 år gammel virus, der inficerer amøber og opdagede mikrober, der er mere end 400.000 år gamle. Nogle af disse mikroorganismer er muligvis allerede resistente over for vores antibiotika.

Forurenende stoffer

Fordi Arktis har været dækket af is og permafrost i store dele af menneskehedens historie og stort set var utilgængeligt, var det et ideelt sted at dumpe kemikalier, biofarer og endda radioaktive materialer. De risici, disse materialer udgør i lyset af optøning af permafrost, er dårligt forstået.

Radioaktivt affald fra atomreaktorer og ubåde, atomprøvesprængninger og dumpet atomaffald kan udsættes ved smeltende is og optøning af permafrost. Kemikalier og forurenende stoffer, såsom DDT og PCB'er, der blev transporteret gennem atmosfæren og frosset i permafrosten, kan også dukke op igen. Tungmetalmineaffald som følge af årtiers omfattende minedrift i Arktis findes også i permafrost.

Den øgede vandstrøm som følge af optøning af permafrost vil gøre det muligt for forurenende stoffer og mikroorganismer at spredes lettere med potentielle risici for økosystemer, lokalsamfund og fødekæden. Stigningen i krydstogtskibe, turisme, minedrift og handel i Arktis kan også udsætte flere mennesker for patogener og forurenende stoffer.

Er der noget positivt ved at smelte gletsjere og optø permafrost?

Der er mange katastrofer, der kan skyldes smeltende gletsjere og optøning af permafrost, men der kan også være et par potentielle fordele.

En undersøgelse viste, at de nye skibsruter åbnet af smeltende is i Arktis kunne reducere rejsetiden mellem Asien og Europa væsentligt. De arktiske ruter er 30 til 50 procent kortere end ruterne til Suezkanalen og Panamakanalen og kan reducere rejsetiden med 14 til 20 dage. Skibe vil dermed kunne reducere deres udledning af drivhusgasser med 24 procent, samtidig med at de sparer penge på brændstof og skibsslitage.

Nye minedriftsmuligheder i tidligere utilgængelige områder og i dybhavet vil gøre det muligt at opnå de mængder af sjældne og ædle metaller, der er nødvendige for at omstille sig til en ren energiøkonomi. Formanden for Metals Company sagde:"Virkeligheden er, at overgangen til ren energi ikke er mulig uden at tage milliarder af tons metal fra planeten."

De mikrober og vira, der har levet i permafrosten i årtusinder, måtte udvikle mange tilpasninger for at modstå det barske miljø og kan være med til at udvikle nye antibiotika. For at overleve konkurrerede bakterier med hinanden ved at producere antibiotika, hvoraf nogle kan være helt nye. Mens nogle mikrober har vist sig at være antibiotikaresistente, kan andre måske hjælpe med at udvikle nye antibiotika til medicinsk brug. I arktisk jord, der blev afsløret af optøende permafrost, opdagede forskere nye bakteriofager – bakterieædere – som hver især forbruger en anden bakterie.

Forskere fandt én bakterie, der kunne overleve i kold og biologisk nedbrydelig olie i forurenet arktisk jord; bakterien var i stand til at optage 60 procent af olien omkring sig. Dette kan potentielt hjælpe med at rense olieudslip i Arktis. To andre bakteriearter, der blev genvundet fra optøende permafrost, viste sig at nedbryde dioxiner og furaner, flygtige væsker, som kunne hjælpe med at afhjælpe forurenede steder. En forsker undersøger, om organismer i permafrost kan producere enzymer, der nedbryder plastik.

Den smeltende is og optøende permafrost har også afsløret geografi og gamle artefakter, der uddyber arkæologernes forståelse af historie og kultur. I Norges bjerge afslørede smeltende is et fjerntliggende gammelt bjergpas og artefakter fra den romerske jernalder og vikingernes tid. Passet var en vigtig vej til flytning af husdyr mellem græsningspladser og en passage for rejser og handel. Forskere fandt også adskillige værktøjer, artefakter og våben, der havde tilhørt vikingerne. I Jotunheimen-bjergkæden i Norge opdagede arkæologer en jernpilespids, der dateres tilbage til den norske jernalder.

I år, da det antarktiske havisen nåede et rekordlavt niveau, ledte forskere i Weddellhavet, en fjern del af Antarktis, efter vraget af Sir Ernest Shackletons skib Endurance. Den var blevet fanget af havisen og sænket i 1915.

De var i stand til at finde skibet næsten 9.900 fod under vandet, til dels på grund af reduceret isdække.

I Yukons optøende permafrost fandt forskerne en perfekt bevaret ulvehvalp, der levede for 57.000 år siden under istiden, kamelknogler for 75.000 til 125.000 år siden og tænder fra et hyæne-lignende væsen, der levede for 850.400 år siden. . Fordi prøverne er velbevarede og indeholder genetisk materiale, kan de hjælpe videnskabsmænd med at forstå, hvordan arter reagerede på klimaændringer og menneskelige påvirkninger for længe siden.

Når planeten opvarmes, vil nogle lande og regioner tabe, mens andre vil drage fordel af det. For eksempel vil Sibirien sandsynligvis blive en enorm hvedeproducent, og Canada en stor vinproducent.

Grønlands økonomi er i øjeblikket afhængig af fiskeri, turisme og jagt, men den bliver nødt til at udnytte sine naturressourcer for at understøtte en aldrende befolkning. Sandet og sedimentet, der frigives af Grønlands smeltende gletsjere, kan være mere end 1,11 milliarder dollar værd, fordi verden står over for en alvorlig mangel på det sand, der er nødvendigt til at lave beton, computere og glas. Mens uddybning og transport af sand kan forårsage miljøskader, ønsker et klart flertal af de adspurgte grønlændere, at deres regering undersøger udvinding og eksport af sand.

Efterhånden som Grønlands gletsjere trækker sig tilbage, efterlader de også silt, der er knust til partikler i nanostørrelse af isens vægt. Dette næringsrige mudder, kaldet glacialt stenmel, giver planter mere adgang til næringsstoffer såsom kalium, calcium og silicium, mens det absorberer CO₂ fra luften. Tilsætning af 27,5 tons glacialt stenmel pr. hektar øgede bygudbyttet i Danmark med 30 procent. Ved at tilføre 1,1 ton af det på marker absorberes mellem 250 og 300 kg CO₂ . Den mere end en milliard tons gletsjermel, der årligt afsættes på Grønland, kan gøre det muligt for landmænd at sælge kulstofkreditter på grund af CO₂ absorberes og booste landets økonomi.

Ændringerne rejser komplekse spørgsmål

I sidste ende kan disse relativt små potentielle fordele ikke opveje de enorme konsekvenser, klimaændringer vil have på lokalsamfund og planeten. "Tror jeg på, at den slags ændringer [minedrift og skibsfartsmuligheder] udmønter sig i noget positivt for det bredere samfund på planeten? Absolut ikke," sagde Schaefer. "[De] vil yderligere berige et allerede utroligt rigt lille mindretal af kapitalister."

Otte lande gør krav på territorium i Arktis:Canada, Danmark (fordi Grønland var dets tidligere koloni), Finland, Island, Norge, Rusland, Sverige og USA, nogle med overlappende geologiske krav. Efterhånden som regionen opvarmes, og nye muligheder for udnyttelse opstår, bliver "nær-arktiske" lande som Kina, Japan, Sydkorea, Storbritannien og EU-medlemmer også mere fokuserede på regionen. Efterretningsanalytiker Rebekah Koffler har advaret:"Arktis vil blive den fremtidige slagmark for økonomisk dominans og besiddelse af naturressourcer."

Det er en geologisk realitet, at når isen smelter og permafrosten tøer op, vil mange overflader blive blotlagt. Schaefer mener, at den bedste ting at gøre er at stramme lovene, så udefrakommende eller velhavende private virksomheder ikke blot kan udnytte ressourcer uden ansvar over for planeten eller de mennesker, der ejer jorden.

Spørgsmålet om, hvem der vil drage fordel af klimaændringernes påvirkninger, og især af smeltende og optøende regioner, er kompliceret. Schaefer mener, at disse problemer bevæger sig væk fra klimavidenskab og ind i jura og etik, og at den måske bedste ramme for at løse dem er at prioritere klimaretfærdighed. Han sagde:"Stemmerne og stemmerne fra de mennesker, der bor der og ejer jorden, skal være i centrum for alting." + Udforsk yderligere

Minimalt bevis på kulstof fra permafrost i Sibiriens Kolyma-flod

Denne historie er genudgivet med tilladelse fra Earth Institute, Columbia University http://blogs.ei.columbia.edu.