Historia świata na lodzie

Z zewnątrz szopa na kampusie Uniwersytetu New Hampshire (UNH) w Durham wygląda dość niepozornie – standardowe białe pudełko o wymiarach 48 na 12 stóp. Od wewnątrz też nie wygląda zbyt ciekawie, z kilkoma wyrzynarkami elektrycznymi i stojakami z tysiącami cylindrycznych pojemników wypełnionych lodem. Nie jest to jednak zwykła szafka na lód. Zawiera wszystkie kawałki dwumilowego pasa lodu wywierconego z masywnej pokrywy lodowej na Grenlandii. Co więcej, lód ten zawiera ważne dane o klimacie Ziemi w ciągu ostatnich 250 000 lat i oferuje najbardziej szczegółowy zapis ostatnich 110 000 lat historii naszej planety.

Pod pewnymi względami pokrywy lodowe mówią nam więcej o tym, jak wyglądało środowisko na północnych szerokościach geograficznych 100 000 lat temu, niż możemy dowiedzieć się o XVIII i XIX wieku z ludzkich zapisów, mówi Paul Mayewski, dyrektor ds. badań lodowcowych w UNH i główny naukowiec ds. Grenlandzki projekt dotyczący lądolodu nr 2 (GISP2). Te pisemne zapisy składają się głównie z odczytów temperatury, ale możemy wykorzystać lód do analizy 45 różnych zmiennych.

Ta historia była częścią naszego numeru z lipca 1997 r.

• Zobacz resztę numeru
• Subskrybuj

Mayewski postrzega lądolody jako wehikuł czasu, który nie tylko opowiada nam o historii Ziemi, w tym o skutkach setek erupcji wulkanicznych, ale także o historii ludzkości. To zamrożone repozytorium dostarcza mnóstwo informacji zarówno naukowcom zajmującym się Ziemią, jak i archeologom.

Jak mogą wydobyć tyle informacji ze zwykłych kawałków lodu? Lodowce Grenlandii składają się ze śniegu, który spada na ziemię i przenosi związki z powietrza, w tym chemikalia, metale, kurz, a nawet opady radioaktywne. Śnieg piętrzy się warstwa po warstwie, rok po roku, zatrzymując te substancje. Ciśnienie gromadzącego się śniegu ostatecznie tworzy lód, a bąbelki, które tworzą się w lodzie, zamykają małe próbki atmosfery. W laboratoriach UNH i innych miejscach naukowcy mogą precyzyjnie określić roczne warstwy lodu, przypominające słoje w pniu drzewa, aby określić skład atmosfery w tym czasie.

Zamrożone archiwa Grenlandii zawierają niezwykłe pozostałości przedsiębiorstw przemysłowych na przestrzeni wieków. Na przykład zapisy pokazują, że najwcześniejsze zanieczyszczenie na dużą skalę rozpoczęło się około 2500 lat temu i trwało przez następne 800 lat – w wyniku wydobycia i wytopu ołowiu i srebra w epoce greckiej i rzymskiej. W rzeczywistości zanieczyszczenie ołowiem w tym okresie wzrosło do czterokrotnie naturalnego poziomu tła, jak twierdzi Claude Boutron, francuski naukowiec, którego zespół badał kawałki lodu z równoległego pobierania próbek, Europejskiego Projektu Grenlandzkiego rdzenia lodowego.

Inne odkrycia wskazują, że po upadku Cesarstwa Rzymskiego nastąpił stały spadek zanieczyszczenia ołowiem: stężenie ołowiu w rdzeniach lodowych spadło w średniowieczu i nie przekroczyło poziomu rzymskiego aż do początku rewolucji przemysłowej. Jeszcze ostrzejszy wzrost miał miejsce w XX wieku, kiedy stężenie ołowiu wzrosło do około 200-krotności naturalnego (przedgreckiego i rzymskiego) poziomu, prawdopodobnie głównie z powodu wprowadzenia dodatków ołowiu do benzyny.

Inne chemikalia również wykazały gwałtowny wzrost. Według danych dotyczących rdzeni lodowych, stężenie dwutlenku węgla w atmosferze wzrosło o prawie 30 procent, stężenie metanu ponad dwukrotnie, a stężenie siarczanu (produkt uboczny spalania węgla) w przybliżeniu potroiło się od początku rewolucji przemysłowej.

Nowe zanieczyszczenia zaczęły pojawiać się na Grenlandii pod koniec lat 50. – radioaktywny stront-90 i cez-137, głównie z programów prób jądrowych w USA, ZSRR i Wielkiej Brytanii. Opad ten osiągnął szczyt w 1963 roku, a następnie spadł wraz z podpisaniem traktatu o zakazie testów atmosferycznych w tym samym roku, mówi Jack Dibb, naukowiec UNH w Glacier Research Group. Wciąż widzimy małe wstrząsy w latach 70. i 80. z testów przeprowadzanych przez Chińczyków, Francuzów i być może niektórych innych, o których nie wiemy. Więcej radioaktywnych szczątków w postaci cezu-134 i 137 przywędrowało na Grenlandię w maju 1986 r. dzięki uprzejmości katastrofy jądrowej w Czarnobylu na Ukrainie. Ta radioaktywna chmura osadzała izotopy w lodzie Antarktydy, co sugeruje, że cała planeta została skażona stopieniem jądra.

Ale historia, którą opowiada lód, nie jest zła. Stężenia kluczowych zanieczyszczeń (w tym ołowiu) docierających do Grenlandii w rzeczywistości spadły od czasu uchwalenia amerykańskiej ustawy o czystym powietrzu w 1970 r. i późniejszego ograniczenia emisji. Mimo to, przez ponad 100 000 lat, które obejmują te rdzenie lodowe, poziomy dwutlenku węgla i metanu, obu gazów cieplarnianych, nigdy nie były wyższe niż obecnie, mówi Martin Wahlen, fizyk z Instytutu Oceanografii Scrippsa, a wielkość ta zmiana wywołana przez człowieka jest naprawdę niezwykła. W odniesieniu do stężeń dwutlenku węgla i metanu, mówi, ludzkość doprowadziła do zmiany mniej więcej takiej samej wielkości, jak ta, która występuje naturalnie między okresami lodowcowymi i interglacjalnymi. Podczas gdy ta naturalna zmiana miała miejsce w ciągu dziesiątek tysięcy lat, zmiana spowodowana przez człowieka nastąpiła tylko w ciągu ostatnich kilku stuleci.

Jedną z największych niespodzianek, jakie wyłonił się z projektu GISP2 jest odkrycie szybkich zmian klimatu, które zachodzą w ciągu kilkudziesięciu lat lub krócej. Pokazaliśmy, co najmniej przy ośmiu różnych okazjach, że zmiany klimatyczne wystąpiły nagle w miarę rozwoju cywilizacji w ciągu ostatnich kilku tysięcy lat – mówi Mayewski. Zmiany te mogą narazić na ryzyko ludzi żyjących w ekstremalnych środowiskach – albo bardzo zimnych, albo suchych. Jeśli mieszkasz na tak marginalnym obszarze, niewielka zmiana temperatury lub wilgotności może wykluczyć Cię z biznesu.

Na przykład, Mayewski i Yale archeolodzy Harvey Weiss odkryli zaskakującą korelację między wydarzeniem klimatycznym w 2200 rpne, które spowodowało ekstremalną suszę od Europy do Indii, a upadkiem Imperium Mezopotamii, które znajdowało się w pobliżu pustynnego regionu teraz Irak. To nie znaczy, że zmiana klimatu była jedynym czynnikiem, ale prawdopodobnie odegrała pewną rolę, mówi Mayewski.

Mayewski połączył siły z archeologiem Tomem McGovernem z Hunter College i innymi, aby zbadać podobną od dawna tajemnicę dotyczącą zniknięcia nordyckich osadników w zachodniej Grenlandii, począwszy od połowy XIII wieku. Podstawowe zapisy wskazują na naprawdę mroźną zimę około 1350 roku i serię coraz zimniejszych lat, mówi McGovern. Najgorszą wiadomością dla tych ludzi byłaby seria mroźnych lat, która skróciłaby i tak już krótki okres wegetacyjny i tak właśnie się stało. Dodaje, że zawsze podejrzewano, że klimat odgrywa rolę w unicestwieniu osady, ale potrzebowaliśmy nowych danych z rdzeni lodowych, które mają rozdzielczość w skali poszczególnych lat i pór roku, aby naprawdę to określić.

McGovern ma nadzieję dowiedzieć się, czy powszechne wymieranie mastodontów, mamutów włochatych i innych zwierząt 10 000 lat temu pod koniec ery plejstocenu było spowodowane głównie zmianami klimatycznymi, czy też drapieżnictwem człowieka. W archeologii od lat toczy się ogromna debata, a dane z Grenlandii mogą w końcu pomóc nam ją rozwiązać.

Mayewski spodziewa się, że przyszłe badania ujawnią wiele innych powiązań między zdarzeniami klimatycznymi ujawnionymi w pokrywach lodowych a głównymi punktami zwrotnymi w historii ludzkości. Następnym krokiem, jak mówi, jest produkcja rdzeni lodowych z innych części świata – stąd program głębokiego wiercenia, który rozpoczął się w zeszłym roku na Antarktydzie. Współpracownicy GISP2 zaczynają również porównywać dane dotyczące rdzeni lodowych z odpowiednimi zapisami klimatycznymi uzyskanymi z słojów drzew, osadów jeziornych i koralowców.

Kluczem nie jest tylko zebranie danych, mówi McGovern – Naprawdę trzeba zebrać ludzi, aby utworzyć różne zespoły, a tego rodzaju współpraca między klimatologami, archeologami, paleontologami i historykami otwiera zupełnie nowy obszar o ogromnym potencjale. Jeśli chodzi o eksploatację zasobów informacji ukrytych głęboko w lodowcach świata, dodaje Mayewski, dopiero zaczynamy drapać powierzchnię.

ukryć