Gheața Antarcticii a povestit despre conținutul de metan și CO2 în atmosfera Pământului în ultimii 800 mii de ani • Alexey Gilyarov • Stiri științifice despre "Elemente" • Ecologie, climă

Gheața din Antarctica a povestit despre conținutul de metan și CO 2 în atmosfera Pământului în ultimii 800 mii de ani

Stația antarctică europeană "Concordia" pe cupola "C". Cele două clădiri principale sunt "liniștite" (laborator, dormitoare, centru medical) și "zgomotoase" (sala de mese, bucătărie, ateliere). În timpul iernii, la vară pot sta 16 persoane, iar vara – 32. Temperatura medie anuală a aerului: -50,8 ° C Minim: -84,6 ° C Temperatura de vară normală: -30 ° C, iarnă normală: -60 ° C. Fotografii de la www.concordiastation.org

Analiza bulelor de aer sigilate în gheața Antarcticii a făcut posibilă restabilirea dinamicii detaliate a dioxidului de carbon și a metanului atmosferic în ultimii 800 mii de ani. Concentrațiile ambelor gaze au făcut fluctuațiile ciclice corecte cu o perioadă de aproximativ 100 de mii de ani, dar nu au atins niciodată valori atât de ridicate cum se observă acum.

În 1999, în jurnal natură Sa arătat un articol care a rămas neobservat de către mass-media, deși semnificația sa științifică și chiar socială nu poate fi supraestimată. Un grup mare de cercetători din diferite țări au rezumat rezultatele analizei celei mai lungi coloane de gheață (mai mult de 3 mii metri) luate la stația Vostok din regiunea Antarctica de Est (vezi: ani de la miezul de gheață Vostok, Antarctica //natură. V. 399. P. 429-436).Această gheață, formată de la precipitații de sute de mii de ani, se găsea în bulele de aer de masă – chiar pe Pământ, 100 mii, 200 mii și chiar 400 mii de ani în urmă. Analizând compoziția gazelor din laboratoare, oamenii de știință au putut, de fapt, să determine direct conținutul unor astfel de gaze importante ca, de exemplu, dioxidul de carbon (dioxid de carbon) CO în epoca trecută2 și metan CH4. Și prin evaluarea conținutului relativ al izotopului greu de hidrogen – deuteriu – în diferite straturi de gheață, a fost posibil să urmăm modul în care temperatura aerului sa schimbat în ultimele 400 ka conținând hidrogen obișnuit).

Analiza datelor obținute la stația Vostok a arătat că, peste 420 mii de ani, conținutul de bioxid de carbon și metan s-a schimbat sincron și ciclic, iar temperatura a prezentat aceeași natură ciclică. Aproximativ o dată la 100 mii de ani a existat atât o creștere a temperaturii, cât și o creștere a concentrației de gaze cu efect de seră. Apoi, atât temperatura cât și conținutul de gaze cu efect de seră au scăzut și a urmat o perioadă mult mai lungă de răcire globală, însoțită de o creștere semnificativă a masei ghețarilor.Principala caracteristică ciclică a temperaturii și a conținutului gazelor cu efect de seră în ultimele 400 mii de ani a fost determinată de schimbările regulate ale orbitei Pământului – așa-numitele cicluri Milankovitch, în primul rând prin combinarea precesiei și unghiului de înclinare a axei Pământului cu ecliptica (vezi ciclurile Milankovitch pentru mai multe detalii).

Despre glaciari ar putea fi judecate de o altă valoare evaluată independent – conținutul relativ al izotopului de oxigen greu 18O în sedimente marine de fund. Metoda se bazează pe faptul că în perioadele în care o parte semnificativă a terenului este acoperită cu gheață, revenirea apei în ocean scade, iar apa rămasă este îmbogățită 18O, deoarece în primul rând moleculele de apă care conțin izotopul uzual de oxigen al oxigenului se evaporă și sunt duși pe continente – 16O. Compoziția izotopică a apei de mare, la rândul său, este reflectată de compoziția cochiliilor calcaroase ale micilor organisme planctonice – cocolitofore și foraminifera, care, atunci când mor, participă la formarea sedimentelor de fund.

Găurirea gheții pe cupola "C" sa terminat. În stânga – tip de cort de lucru de vară. În dreapta – participanții la proiect aruncă bucăți de gheață, de sute de mii de ani, în pahare de șampanie. Bulele de aer explodează atunci când nu se află în presiune imensă.Singurul moment de suferință este mirosul de kerosen folosit ca nămol de foraj. Fotografie de Guillaume Dargaud de la www.gdargaud.net

Găurirea la stația Vostok a fost întreruptă în 1999, deoarece tragatorul sa apropiat de acoperișul lacului subglacial, care a primit și numele Vostok (vezi: Vostok (lac)). Cu toate acestea, în acest moment, probe de gheață au început să fie luate în alte locuri din Antarctica. Unul dintre cele mai reușite proiecte ale ultimei perioade a fost EPICA (Proiectul european pentru antrenarea gheții în Antarctica), care a unificat eforturile cercetătorilor din mai multe țări din Europa de Vest, în special Franța și Italia. Stația Concordia (Concordia), fondată în cadrul acestui proiect în 2005, a fost amplasată pe așa-numitul Dome C (Dome C), unde este mult mai puțin vânt decât în ​​zona stației Vostok și unde există foarte puține precipitare, ceea ce face straturi mult mai subțiri de gheață formată anual. După ce au fost perforate 3200 m (la fel ca la stația Vostok), cercetătorii au reușit să obțină o coloană de gheață formată pe o perioadă mult mai lungă de 800 mii de ani. Deșurubarea a fost oprită atunci când forajul a ajuns aproape la baza rock a cupolei.

Unul dintre cele mai importante rezultate ale analizei gheții din domul "C" a fost confirmarea ultimelor 400 de miiani de evoluție a conținutului de deuteriu și gaze cu efect de seră, detectat anterior la stația Vostok. Pentru o perioadă mai veche, care se întinde de la 800 mii la 400 mii de ani în urmă, sunt de asemenea urmărite cicluri de circa 100 mii de ani, legate de modificări ale parametrilor orbitei Pământului. Datele privind compoziția izotopică a sedimentelor marine de fund disponibile pentru tot acest timp confirmă alternanța corectă a debutului și retragerii ghețarilor pe uscat.

În publicațiile care au apărut în ultima revistă naturăPrincipala atenție este acordată rezultatelor analizei celor mai mici 200 m de miez de gheață, acoperind o perioadă de 650-800 mii de ani în urmă. Conținutul de CO2 la acel moment a fost mai mic decât în ​​toate epocile ulterioare, în valoare de numai 180-210 ppm (părți per milion – ppm), care este aproape de două ori mai mic decât nivelul actual de 380 ppm. Cu toate acestea, natura ciclică a schimbărilor rămâne aproximativ aceeași.

Curba superioară – fluctuațiile de temperatură. Curba de jos – conținutul de dioxid de carbon (CO2) în ppm (părți per milion) pentru 800 mii de ani în funcție de miezul de gheață din domul "C" (violet, albastru, negru și puncte roșii), de la gara Vostok (puncte verde) și de la Taylor Dome ((puncte maro). Linii orizontale sparte arată temperatura medie sau conținutul de CO2 pentru o anumită perioadă. Scara de timp este acum sute de mii de ani (kyr BP, kilowears inainte). Culoare diferită folosit pentru a se referi la datele publicate în alte articole obținute în locuri diferite sau într-un singur loc, dar folosind metode diferite. Fig. de la articolul discutat Lüthi et al., 2008

Studiind compoziția gazelor din bulele de aer din domul "C", autorii au folosit metode diferite. În special, în laboratorul de fizica a climei și a mediului Universitatea din Berna a folosit o spectroscopie de absorbție cu laser (vezi:. Spectrometrie de absorbție cu laser) și Laboratorul de Glaciologie din Grenoble – cromatografie în fază gazoasă (a se vedea: cromatografie gaz lichid.). Datele obținute prin metode diferite au arătat un acord bun, deși scatterul de valori a fost mai mare la concentrații scăzute ale gazelor studiate.

CO dinamica conținutului2 (în ppm, ppm – părți per milion) în atmosferă 800-600 de mii de ani în urmă, conform analizei bulelor de aer în miezul de gheață din domul "C" (Gara Concordia, East Antarctica). în sus: adâncimea scării de gheață – de la 3040 la 3190 m. Jos jos: scara de timp (în mii de ani în urmă). Culoare diferită arată valorile obținute în diferite laboratoare utilizând mai multe metode diferite.MIS (stadiul izotopilor marini) – etape din istoria Pământului, izolate pe baza analizei izotopice a sedimentelor de fund maritim. Fig. de la articolul discutat Lüthi et al., 2008

Dacă fluctuațiile pe scară largă în conținutul de dioxid de carbon au fost determinate în mare măsură de schimbările din sistemul de relații dintre ocean și pământ, atunci fluctuațiile concentrației de metan au depins mai mult de procesele care au loc pe uscat, în special pe musoni, cauzate de schimbări bruște de temperatură. În cea mai mare parte a perioadei acoperite, conținutul de metan a variat între 350 și 800 ppb (părți pe miliard – miliarde), cu toate acestea, în prezent nivelul concentrației de metan este semnificativ mai mare și se ridică la 1770 ppb. Frecvența principalelor cicluri de metan este de aproximativ 100 mii de ani, deși analiza spectrală a întregii serii relevă, de asemenea, perioade de 41 mii de ani și 23 mii de ani. Toate acestea sunt asociate cu anumite caracteristici ale orbitei Pământului.

Schimbări în metan CH4 (în părți per miliard, ppb – părți per miliard) în atmosferă pentru 800 de mii de ani. 1950 a fost considerat începutul numărătoarei inverse (marginea stângă a scalei). Linia superbă maro – în funcție de miezul de gheață din stația Vostok. Curbă medie (roșu, apoi negru și cu puncte albastre) – conform datelor de bază din cupola "C" (puncte negre – datele publicate anterior, roșu – rezultate de analiză în Grenoble, albastru – în Berna). Curba neagră inferioară – conținutul de deuteriu (vârfurile corespund creșterii temperaturii). Inserați partea dreaptă sus – date detaliate pentru perioada de acum 650-800 mii de ani. Curba superioară – conținutul de deuteriu în sedimente marine (temperatura oceanelor); curba medie – conținutul de metan în atmosferă, mai mic – conținutul de deuteriu în gheață din cupola "C". Vizibil este contingența lor foarte bună. Fig. din articolul discutat Loulerlegue et al., 2008

În ciuda progreselor obținute, glaciologii caută puncte în Antarctica de Est, unde ar putea obține un nucleu de gheață, acoperind o perioadă chiar mai lungă de timp, de până la 1,5 milioane de ani.

surse:
1) Dieter Lüthi, Martine Le Floch, Bernhard Bereiter, Thomas Blunier și colab. Rezumatul concentrației de dioxid de carbon de înaltă rezoluție 650.000-800.000 ani înaintea prezentului // natură. V. 453, pag. 379-382.
2) Laetitia Loulergue, Adrian Schilt, Renato Spahni și colab. Caracteristicile orbitale și milenare ale atmosferei CH4 în ultimii 800 000 de ani // natură. 2008. V. 453. p. 383-386.
3) Ed Brook. Palaeoclimat: Ferestre pe seră // natură. V. 453, pag. 291-292.

Vezi și:
1) Cireasa a fost însoțită de praf de peste 800 de mii de ani, "Elements", 14.04.2008.
2) Climatul Antarcticii în ultimele 800 mii de ani a fost determinat de schimbările de pe orbita pământului, "Elements", 17 august 2007.
3) Proiectul european pentru tratarea gheții în Antarctica (EPICA).

Alexey Gilyarov


Like this post? Please share to your friends:
Lasă un răspuns

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: