Sel suvel veedab Alex Anesio kolm nädalat Arktika jääkatte tuhandete aukude ümbritsetud. Tema ja tema meeskond asuvad telkima miili kaugusel lähimast asulast, mida ümbritseb maastik, mida lõhestavad tohutud, ebastabiilsed kortsud. Ainus sisse- või väljapääs on kopteriga. Teadlaste helimaastik taandub krampide krigistamisele üle jää, liustikuvoogude kiirustamisele ja massiivse jäälehe aeg-ajalt kaisutamisele, mis muudab end ümber.
Seotud sisu
- Kinnitatud: nii Antarktika kui Gröönimaa kaotavad jääd
"See on nagu teisel planeedil olemine, " ütleb Anesio, Inglismaal Bristoli ülikooli biogeokeemik, kes on Arktikas töötanud umbes 15 aastat. "Ainus, mida te enda ümber näete, on jää."
Ta ja tema meeskond veedavad nädalaid sellel Gröönimaa jääkatte isoleeritud plaastril, et jälgida pudrumägesid, millel võib olla võimu Maa kliimaga manipuleerida.
Tsükokoniidi aukude läbimõõdud varieeruvad alates pliiatsi laiusest kuni prügikonteineri kaaneni. (Joseph Cook) Meie planeedi kliimaga kohanemise võime pole Arktika pudrud eraldatud. Antarktika jääkatte alla miili mattunud järvepõhja setetes paiknevad mikroobid, mis asuvad nendes väikestes basseinides, võivad omada võimet muuta globaalset süsinikuringlust ja kliimat. Ja teadlased on alles hiljuti hakanud nendes miinusmaailmades navigeerima.
Tilkasid, mida Anesio uurib, nimetatakse krüokoniidiaukudeks - "krüo" tähendab jääd ja "koonused" tähendab "tolmu". Need arenevad, kui tuule puhutud prahi hunnikud asuvad liustiku või jäälehe valgel peegeldaval pinnal. Lumest ja jääst tumedam, see praht neelab päikesest rohkem soojust kui selle ümbrus ja sulatab selle all oleva jää silindrilisteks aukudeks kuni umbes jala sügavuseni.
Teadlased arvasid kunagi, et nendes aukudes ei olnud elu. Kuid teadlased on nüüd avastanud, et need sisaldavad tegelikult mikroobide keerukaid ökosüsteeme nagu bakterid, vetikad ja viirused.
Miljonid need augud, ulatudes tavaliselt pliiatsi laiusest prügikasti kaani laiuseni, on Pockmarki jäälehed Šveitsi juustulaadse mustriga kogu maailmas. Anesio meeskonna hinnangul on nende aukude pindala maailmas kokku umbes 9000 ruutmiili. See on natuke väiksem kui New Hampshire'i osariik.
Kuna need pimedad, tuhmid ökosüsteemid laienevad üle jää, võivad nad päikesest peegelduva jahutuspinna tõttu absorbeerida päikesest üha rohkem soojust. See võib potentsiaalselt kiirendada Gröönimaa jääkatte sulamist, teatas meeskond märtsis ajakirjas Geochemical Perspective Letters .
Kuid Anesio meeskond on ka leidnud, et nendes aukudes olevad organismid võivad avaldada planeedile jahutavat toimet, imedes aktiivselt atmosfäärist läbi fotosünteesi süsihappegaasi. Tegelikult, kui mikroorganismid eraldavad atmosfäärist piisavalt kasvuhoonegaase, käituvad augud nagu süsiniku neeldajad.
Kas need augud aitavad planeeti jahutada või soojendada, jääb üle vaadata. Kuid kuna soojem kliima tekitab rohkem auke, näib tasakaal kalduvat pigem atmosfääri jahutava efekti asemel vee soojenemise poole.
Anesio ja tema meeskond teevad sel suvel tööd, et jälgida nende aukude keemilisi ja füüsikalisi omadusi eristavates üksikasjades, et paremini mõista, kuidas need võivad mõjutada jääkäitumist ja Maa muutuvat kliimat.
Kui jäälehele koguneb piisavalt tolmu, liituvad krüokoniidi augud järvedeks, näiteks Gröönimaal. (Joseph Cook) Idee, et mikroorganismid võivad elada liustikel ja jääkihtidel - rääkimata õitsengust ülemaailmselt olulisel skaalal - on teaduses veel suhteliselt uus. Kuni 1990-ndate aastate lõpuni pidasid teadlased mõlema pooluse jääd enam-vähem steriilseks keskkonnaks.
"Liustikku või jäälehte vaadates ei näe te midagi, mis võiks teile anda vihjeid selle kohta, kas seal on elu, " ütleb Jemma Wadham, Anesio kolleeg Bristoli ülikoolist. Bioloogid polnud liustikukeskkondi tegelikult uurinud alles 1990ndate lõpus, kui ilmnesid esimesed tõendid mikroobide elust.
Varasem huvipuudus ei olnud tingitud tehnoloogilistest piirangutest, selgitab Wadham. Kõik elu leidmiseks oleks vaja olnud, et koguda liustiku ette sulavett ja otsida aktiivsete mikroorganismide märke. "Keegi polnud seda teinud, " ütleb Wadham. "Mis kõlab natuke hullumeelselt, aga ma arvan, et nii võivad asjad vahel areneda."
Alates 90-ndatest on liialt palju uuritud mikroobe, mis elavad liustike ja jääkihtide pinnal või all. Viimastel aastatel on teadlased leidnud, et need mikroobid pole kaugel uinunud. Tegelikult teatas Anesio meeskond 2009. aasta uuringus, et mõnes krüokoniidi augus olevad mikroobid on bioloogiliselt nii aktiivsed kui need, mida leidub soojemas pinnases Vahemerest lõuna pool.
"See oli [keskkonna] madalate temperatuuride ja toitainete tingimuste tõttu tõesti üllatav, " ütleb Sheffieldi ülikooli krüokoniidi augu uurija Joseph Cook, kes ei osalenud selles uuringus.
Aasta jooksul võib see tegevus kumulatiivselt imada umbes 63 000 kehatonni tonni süsinikdioksiidi, teatas Anesio meeskond 2009. aasta paberlehes. See on võrreldav umbes 13 500 auto heitega aastas.
"[Anesio uuring] oli tõesti esimene katse kvantifitseerida süsiniku hulka, mis neisse süsteemidesse sisse ja välja läks, mis oli tohutu samm ja väga oluline, " ütleb Cook.
Alex Anesio ja tema meeskond magavad välitingimustes telkides jääl. Osa telgi all olevast jääst sulab, kuid telk käitub siis isolaatorina ja hoiab suurema osa alusest külmunud, vahendab Anesio. (Chris Bellas) Anesio leiud ei olnud tingimata sellised, mida võiksite oodata mageveekogudelt. Enamik tiike ja järvi eraldab orgaanilise materjali lagunemise kaudu atmosfääri tavaliselt rohkem süsinikdioksiidi, kui nad absorbeeruvad fotosünteesi kaudu.
Selle põhjuseks on asjaolu, et enamik tiike ja järvi asub metsades ning neis metsades juhitakse põhjavee kaudu ühtlast loomade ja taimede jääke. Selle tulemusel sisaldavad tiigid ja järved sageli palju lagunevat materjali ja lagunemine toimub sageli rohkem kui fotosüntees, selgitab Anesio.
Krüokoniidiaugud on seevastu metsadest eraldatud - mõnikord kümnete sadade miilide kauguselt - ja suurema osa nende orgaanilisest materjalist saavad õhus leiduvad praht. Lagunemiseks pole nii palju materjali, seetõttu kipuvad domineerima fotosünteesivad organismid, väidab Anesio.
Selle stsenaariumi ümberlükkamine ei vaja palju. Kui aukude sees olev sete muutub liiga paksuks, ei pääse päikesevalgus põhja. See piirab fotosünteesi ja lagunemiskiirus hakkab üle võtma.
“Kõik need dünaamikad on väga sõltuvad jää liikumisest ja jää reljeefist, ” sõnab Anesio. See võib muutuda nii päevast päeva kui ka hooajaliselt. "Mõnikord sulab palju ja jaotate graanulid ümber õhemateks kihtideks või kogunevad need mõnikord liustiku teatud osadesse."
Anesio meeskond püüab lahendada küsimuse, kuidas need augud aja jooksul muutuvad, magades nende kõrval ja jälgides nende aktiivsust sel suvel.
Krampide ja tormava vee helid on ainsad, mida selles keskkonnas kuulete, ütleb Anesio. (Chris Bellas) Reisige Anesio väljakult mujale maailma lõppu ja leiate veel ühe liustike tunnuse, millel võib olla oluline roll Maa kliimas: massiivsed järved, mis on maetud kuni 2, 5 miili Antarktika jääst.
Need varjatud järved, mis on mõnevõrra võrreldavad Põhja-Ameerika suurte järvedega, on viimastel aastatel pälvinud Anesio ja Wadhami sarnaste teadlaste tähelepanu mitmel põhjusel. Esiteks sisaldavad need järved vett, mis on miljonite aastate jooksul lõksus olnud, ja mis elab äärmuslikku elu, kus pole kunagi olnud inimmõjusid.
Järved võivad ladustada ka suures koguses tugevat kasvuhoonegaaside metaani, külmutatult kujul, mida nimetatakse metaanhüdraatideks. Kui Antarktika jäälehed kokku kukuksid, paljastaks see need hüdraadid, uputades neid mereveega, kuna ookean peseb üle mandriosa. Destabiliseeritud hüdraadid muutuvad metaangaasimullideks ja soojendavad atmosfääri, teatasid Wadham ja tema kolleegid ajakirjas Nature 2012. aastal avaldatud uuringus.
Õhusõiduki radari ja satelliidipiltide abil on teadlased viimase 50 aasta jooksul Antarktika jääkatte alla paigutanud enam kui 400 neist niinimetatud subglatsiaalsetest järvedest. Kuid alles 2013. aastal puuris ambitsioonikas rahvusvaheline teadlaste meeskond esimest korda edukalt puurkaevu läbi ligi poole miili jää ühe nimetatud järve pinnale.
Nad puurisid 2015. aastal edukalt uuesti lähedalasuvasse kohta, jõudes esimest korda jääkatte maandustsooni. Maandustsoon on ala, kus jääkiht kaotab kontakti maaga ja ujub merre.
Maandumistsoonist kogutud sette- ja veeproovide uurijad pakuvad meeskonnale uusi teadmisi Lääne-Antarktika jäälehe stabiilsusest ja selle potentsiaalist tõsta globaalset merepinda, kui see kokku kukub. Samuti mõõdab meeskond nende setete mikroobset aktiivsust, et paremini mõista nende maetud mikroobide rolli globaalses süsiniku tsüklis.
Californias Santa Cruzi ülikooli teadlane Slawek Tulaczyk, kes oli nende verstapostide saavutamisel üks juhtivaid teadlasi, kirjeldab pinget, mis seisneb nende seadmete 2013. aastal puurimiskohta jõudmise ootuses, pärast enam kui viis aastat kestnud kavandamist umbes 50 rahvusvahelist kaastöötajat.
Teadlased otsustasid, et nende seadmed - mis kokku kaaluvad umbes 300 000 naela - rändavad 12 merekonteineri piires üle 800 miili jäämaad, et jõuda Antarktika edelaosas asuvasse Whillansi subglatsiaalsele järvele. Madalam kui teised subglacial järved, andis Whillans uurijatele korraliku eduvõimaluse tänu selle suhtelisele ligipääsetavusele võrreldes teiste jääjärvede alla mattunud järvedega.
Varustuse vedamine - osa sellest oli äärmiselt delikaatne - puurimiskohta viis veokijuhtidel kaks nädalat. Kõik, mida teadlased said teha, olid oodata tagasi McMurdo uurimisjaamas ja kuulata, kuidas veoautojuhid oma ettekannetega sisse kutsusid.
"Me kuulsime õuduslugusid, " räägib Tulaczyk, selgitades, et autojuhid helistasid katkistest esemetest ja taotlesid täiendavaid keevitustarbeid. Õnneks oli suurem osa kahjustustest eraldatud veokonteineritele, mitte nende sisule.
"Kui sisse lendasime, elas konteinerite sees olev sisu piisavalt hästi, et saaksime seda kasutada, kuid konteinerid olid ise üsna läbi pekstud ja nägid välja, nagu oleks nad palju läbi elanud, " räägib Tulaczyk.
Tulaczyk ja tema kolleegid rüüstasid Whillansi järve juurde pääsemiseks nn kuumavee drilliks. 24 tunni jooksul puurisid teadlased läbimõõduga suu ümber augu, pumbates kuuma vett jõuliselt allapoole ja tsirkuleerides seda nii, et süvenedes auk ei külmunud.
Kui nad järve pinnale edukalt jõudsid, saatsid teadlased august allapoole sondid, et koguda andmeid ja proove. Kuid nad pidid seda tegema hoolikalt ja puhtalt. Kui nad saastavad mõnda oma varustust, on oht koguda tänapäevaseid mikroobe, mis ajavad nende leiud segadusse ja muudavad muidu põlised elupaigad.
Oma elevuseks ja leevendamiseks leidis meeskond tõendeid vees elavate mikroobide kohta, vahendab Tulaczyk. Tee ääres oli olnud hetki, kus meeskond tundis muret, et on aastatepikkuse planeerimisega vahele jäänud ja kulutanud miljoneid dollareid, et jõuda elutuks tühjuseks.
Nende avastused aitavad toetada ideed, et Antarktika jääkatte all võiks istuda suures koguses mikroobselt saadud metaanhüdraate. Mikroobid võiksid seda metaani toota, lagunedes jää all põlismetsi ja muud orgaanilist ainet, soovitasid Wadham, Anesio, Tulaczyk ja tema kolleegid oma 2012. aasta looduseraportis.
Krüokoniidi auke uurivad teadlased peavad mõnikord kandma puhtaid ülikondi, et vältida nende mikroobiproovide saastumist. (Alex Anesio) Kasutades Gröönimaa jääkihi alla kogutud setete mõõtmistel põhinevaid hinnanguid - mis on Antarktika jääkattega võrreldav, kuid palju õhem analoog -, arvutas meeskond, et Antarktika jää all võib olla peidus 3, 9 miljonit keiserlikku tonni metaani.
Arvestades metaani kui kasvuhoonegaasi tugevust, võib see tekitada Maa atmosfäärile probleeme, kui suur osa jääkihist peaks ära sulama. Ja Massachusettsi ülikooli, Amhersti ja Pennsylvania osariigi ülikooli teadlaste hinnangul võib see juhtuda sajandi lõpuks.
Londoni Imperial College'i glatsioloog Martin Siegert kuulus meeskonda, mis kirjeldas esmakordselt subglacialjärve 1996. aastal. Ta ütleb, et hinnangud Antarktika jää all istuva metaani kohta on teoreetiliselt usutavad.
Kuid hüpoteesi kinnitamiseks peaksid teadlased mõõtma jäätükkide all olevate märgade setete mikroobide aktiivsust, väidab Siegert. "See on üsna lihtne, teaduse tüüp, mida peate tegema, raskused on seal alla saamine ja kuuma vee puurimine."
Isegi kui hinnangud sajandi lõpuks variseva jäälehe kohta on õiged, kulub metaanhüdraatide atmosfääris tuvastatavaks muutumiseks tõenäoliselt palju kauem aega, ütles Arktika teadlane Aleksei Portnov. Tromsø ülikool Norras. Portnov uurib viimase Arktika jääaja lõpus paljastunud metaanhüdraatide jäänuseid, aga ka metaanhüdraate, mis sulavad praegu Arktika igikeltsast välja. Ta ütleb, et isegi kui metaanhüdraadid puhkaksid Antarktika jäälehe all ja nad destabiliseeruksid ning hakkaksid metaani mullitama läbi merevee pinnale, kuluks sadadel aastatel, kuni neil metaanivarudeil oleks tuvastatav mõju globaalsele kliimale.
"Jäämütsid varisevad viimastel aastatel üha kiiremini kokku, " ütleb Portnov. "Kuid selleks, et saada nendest gaasihüdraatidest metaani kogust kliimat kuidagi muuta, kulub siiski üsna palju aega."
Samal ajal eraldavad igikeltsa sulavad metaanhüdraadid ja madalates merepõhjaharjades seda kasvuhoonegaasi atmosfääri juba märkimisväärse kiirusega, väidab Portnov. Jäälehed on vaid üks paljudest külmutatud metaanivarudest, mis sulavad välja.
Järgmine samm jääliustiku metaanhüdraadiga seotud töös on suurema rahastamise kindlustamine, et alustada veel ühte puurimisekspeditsiooni sügavamasse järve. Varasemad jõupingutused - näiteks mitme miljoni dollari suurune ettevõtmine 2012. aastal Ellsworthi järve puurida - on läbi kukkunud. Niisiis, enne proovimist olemasolevate seadmetega sügavamatele järvedele pääseda, peavad teadlased ja insenerid tegema koostööd, et töötada välja uued tehnikad sügavamate projektide jaoks.
"Peame lihtsalt sinna jõudma ja proovid saama, " ütleb Wadham. "See on järgmise kahe aastakümne üks väljakutseid."
Suured krüokoniidi või jäätolmu laod katavad Gröönimaa jäälehe ja muud liustikud kogu maailmas, tumendades nende pinnad ja põhjustades neilt päikesest soojuse neeldumist. (Joseph Cook) Kuigi liustikud ja jääkihid võivad füüsiliselt sulgeda suuri maetud metaanhüdraatide poode või tõmmata miljonite väikeste aukude kaudu atmosfäärist välja süsinikdioksiidi, ulatuvad nende mõjud palju kaugemale kui nende füüsiline jalajälg.
Näiteks kui krüokoniidiaugud sulavad piisavalt sügavale, et liustiku põhja välja voolata, siis nende sisu võib lõpuks jõuda ookeani, loputades toitaineid mere ökosüsteemi. See võib põhjustada suuremahulist vetikate õitsemist, mis võib süsinikdioksiidi atmosfäärist välja tõmmata proportsioonides, mis on oluliselt suurem kui kõik, mida nende aukude mikroobid alla tõmbaksid, väidab Anesio.
"Sellel oleks palju tugevam globaalne mõju, kuna süsiniku fikseerimisel ookeanis on tohutu mõju globaalsele süsinikuringele, " ütleb ta.
Ehkki täielik pilt sellest, kuidas liustiku mikroobid mõjutavad Maa kliimat, on aastate kaugusel, liiguvad Anesio ja tema polaaruurijad edasi. Tehnoloogiliste probleemide ja karmi keskkonnaga tegelemine tähendab sageli, et nende läbimurre sobib ja algab. Kuid teadlased juhivad neid külmunud maastikke nii intellektuaalseid kui ka füüsilisi väljakutseid.
"Seal on lihtsalt nii ilus olla, see on hämmastav, " ütleb Anesio. “Asjade mõõtmed ja ulatus on nii suured, jõed ja vesi ning jää kuju. Ootan väga sinna minekut. ”
Cook, Sheffieldi ülikoolis, nõustub. Ta leiab, et krüokoniidi aukude väljad on silmale üsna silmatorkavad.
"Krüokoniidi aukudesse sisse vaatamine on kummaliselt ilus, " ütleb Cook. „See on väga rahulik ja on uskumatu näha midagi sellist, mis on nii lihtne, et omamoodi kummardab toimuva uskumatut keerukust. See on omamoodi hüpnootiline. ”
Whillansi järve ääres asuv puurauk, mis vajas koordineerimist umbes 50 kaastöötaja vahel kogu maailmast. (JT Thomas)
