Na Antarktydzie doszło do bezprecedensowego wydarzenia. Badacze wydobyli fragmenty skał z głębokości 2,8 km. To, co wydobyli, może zrewolucjonizować nasze rozumienie historii planety, prowadząc do bezprecedensowych odkryć dotyczących funkcjonowania systemu klimatycznego.
Wwiercenie się na głębokość 2,8 km to osiągnięcie najnowszej kampanii projektu badawczego Beyond EPICA – Oldest Ice, w który przez sześć lat zaangażowano dwanaście instytucji badawczych z dziesięciu państw europejskich.
Wyniki uzyskane podczas tej ekspedycji utorują drogę nowym odkryciom naukowym. Po raz pierwszy, analizując informacje zawarte w rdzeniu lodowym, badacze uzyskają ciągły zapis klimatu Ziemi sięgający 1,2 mln lat wstecz, a być może choćby wcześniej.
Stanęliśmy przed wyzwaniami technologicznymi i inżynieryjnymi, z którymi nigdy wcześniej nie spotkaliśmy się w glacjologii Antarktydy, sukces był daleki od pewnego. Dzięki doświadczeniu i determinacji zespołu z Little Dome C, przy wsparciu pracowników stacji Concordia osiągnęliśmy historyczny rezultat: umożliwiliśmy nauce przejrzenie najstarszej księgi historii, a mianowicie analizę lodu, który uformował się w ciągu ostatnich 1,2 mln lat – wyjaśnia Carlo Barbante, profesor zwyczajny Uniwersytetu Ca’ Foscari w Wenecji, związany z CNR-ISP i koordynator projektu Beyond EPICA – Oldest Ice.
Walka na krańcu świata
Międzynarodowy zespół, kierowany przez Instytut Nauk Polarnych Narodowej Rady Badań Naukowych (CNR-ISP), składał się z 15 osób – grupy naukowców i pracowników logistycznych. Prace prowadzili oni na terenie obozu Little Dome C, położonego 35 km od Concordii.
Stacja Concordia to całoroczna francusko-włoska baza badawcza na Antarktydzie. Zlokalizowana jest na Płaskowyżu Polarnym (obszar Dome C) na wysokości 3220 m n.p.m., 1670 km od bieguna południowego. Ze względu na ekstremalne odosobnienie i surowy klimat, Europejska Agencja Kosmiczna (ESA) wykorzystuje ją do symulacji misji kosmicznych.
Wydobyte próbki lodu. Fot. Beyond EPICA projectZespół pracował przez dwa miesiące w trakcie antarktycznego lata, przy średniej temperaturze –35 stopni C. Zmagając się z ekstremalnymi temperaturami, naukowcy wydobyli rdzeń lodowy, który ma łącznie 2,8 km długości. Ujawni on fundamentalne i bezprecedensowe szczegóły dotyczące historii klimatu i atmosfery Ziemi.
Rdzeń lodowy sięga od powierzchni Antarktydy aż do skalnego podłoża. Jego kolejne warstwy przechowują maleńkie pęcherzyki powietrza sprzed tysięcy lat, a wraz z nimi ślady pyłu, pozostałości wulkaniczne i substancje chemiczne, które osadziły się w śniegu gromadzonym nieprzerwanie przez setki tysięcy lat. Dzięki temu stanowi on precyzyjny zapis dawnych temperatur, składu atmosfery oraz zachodzących w przeszłości zmian środowiskowych.
Fragment skały wydobyty z głębokości 2,8 km. Fot. Beyond EPICA projectNaukowcy zebrali też fragmenty skalistego podłoża pod lodem, które zostaną przeanalizowane w celu ustalenia, kiedy ostatnio było ono wystawione na działanie światła. Odkrycie to będzie miało najważniejsze znaczenie dla dokładnego określenia wieku pokrywy lodowej.
Badacze spodziewają się, iż analizy próbek dostarczą danych kluczowych dla zrozumienia Przejścia Środkowoplejstoceńskiego, ważnej fazy w rozwoju klimatu Ziemi.
Dramatyczny punkt zwrotny
Przejście Środkowoplejstoceńskie, trwające w przybliżeniu od 1,25 mln do 700 tys. lat temu, to jeden z najbardziej dramatycznych punktów zwrotnych w klimatycznej historii naszej planety. W tym okresie doszło do fundamentalnej transformacji naturalnego rytmu Ziemi, który dotychczas wprowadzał glob w stan zlodowacenia z niezwykłą regularnością co 41 tys. lat.
Po trwającym kilkaset tysięcy lat procesie globalny klimat wszedł w nowy, znacznie surowszy reżim, wydłużając cykle epok lodowcowych do około 100 tys. lat. Zmiana ta nie oznaczała jedynie innego rozkładu czasu, nowe zlodowacenia stały się nieporównywalnie głębsze, a gigantyczne czapy lodowe zaczęły regularnie pokrywać ogromne połacie Ameryki Północnej i Eurazji, drastycznie obniżając poziom światowych oceanów.
Jedna z największych tajemnic
Zjawisko to do dziś stanowi jedną z największych i najbardziej fascynujących zagadek paleoklimatologii, często nazywaną przez badaczy paradoksem. Analizy astronomiczne dowodzą bowiem, iż ilość energii słonecznej docierającej do Ziemi oraz parametry jej orbity nie uległy w tym czasie żadnej widocznej zmianie.
Skoro impuls zewnętrzny pozostał stały, naukowcy musieli zwrócić się ku mechanizmom wewnętrznym samej planety. Głównym podejrzanym stał się stopniowy, globalny spadek stężenia dwutlenku węgla w atmosferze, który po przekroczeniu krytycznego punktu krytycznego pozwolił lodowcom opierać się letniemu topnieniu.
Obóz Little Dome C. Fot. Beyond EPICA projectIstotną rolę mogła odegrać również postępująca erozja kontynentów. Lodowce zdarły wierzchnią, śliską warstwę zwietrzeliny skalnej i dotarły do twardego podłoża, co umożliwiło im budowanie znacznie grubszych i stabilniejszych struktur niż kiedykolwiek wcześniej.
Ta monumentalna rewolucja klimatyczna nie pozostała bez wpływu na żywą historię Ziemi, odciskając potężne piętno na ewolucji naszych bezpośrednich przodków. Gwałtowne ochłodzenie północnych hemisfer rykoszetem uderzyło w Afrykę, wywołując tam postępujące susze i zamieniając dotychczasowe lasy w otwarte, wymagające przestrzenie sawann.
W tych surowych, dynamicznie zmieniających się warunkach przetrwanie zależało od elastyczności, co uruchomiło silną presję selekcyjną wewnątrz rodzaju Homo. To właśnie w cieniu Przejścia Środkowoplejstoceńskiego, zmuszone do migracji i poszukiwania nowych strategii przetrwania, rozwinęły się gatunki o większych mózgach, zdolne do tworzenia zaawansowanych narzędzi i skuteczniejszej kooperacji, które ostatecznie utorowały drogę do powstania człowieka współczesnego.
Teraz naukowcy spodziewają się, iż choć częściowo uda się wyjaśnić tę klimatyczną zagadkę.
