Ledo šerdis – kas tai, kaip datuojama ir ką sako apie klimatą

Ledo šerdis – tai ilgas ledo gabalas, paimtas iš ledyno. Ledas gręžiamas labai giliai, kad ledo šerdis siektų senąjį ledą ledyno dugne. Paprastai ledo kernai imami iš Antarktidos, Grenlandijos arba labai aukštų kalnų. Gręžimo metu imami keli šimtai metrų ar net keli kilometrai ledo, priklausomai nuo ledyno storio ir tyrimo tikslo.

Kaip susidaro ledo sluoksniai ir ką jie reiškia

Sniegas krenta ant žemės ir kaupiasi. Kasmetinė sniego danga palaipsniui suslėgiamia, viršutiniai sluoksniai spaudžia apačius, ir sniegas pamažu virsta firnu bei galiausiai – ledu. Dėl šio suspaudimo apatiniai sluoksniai tampa tankesni, oras iš jų išstumiamas arba įkalinamas smulkiose burbuliukose. Kuo ledas gilesnis, tuo jis paprastai senesnis, todėl giliausios šerdys saugo informaciją apie seniausius Žemės klimato tarpsnius.

Kaip datuojama ledo šerdis

Ledo amžių nustatyti galima keliais būdais, dažnai derinant metodus, kad būtų sumažintas nežinomumas. Dažniausiai naudojami metodai:

• Sluoksnių skaičiavimas: kai kur ledo šerdyje matyti kasmetiniai sluoksniai – metų laikas, pavasario ir rudens signalai ar sezoniniai skirtumai (pvz., sniego struktūra, cheminiai žymenys) leidžia suskaičiuoti metus.
• Cheminės ir izotopinės savybės: pagal izotopų (pvz., deguonies δ18O ar vandenilio δD) santykį nustatoma oro temperatūra ar sezoniškumas; taip pat matomi sezoniniai cheminiai signai.
• Elektrinė laidumo ir kiti fizikiniai matavimai: laidumą ir kitus parametrus galima matuoti, kad būtų išryškintos sluoksnių ribos.
• Tephrochronologija (vulkanų pelenai): vulkanų pelenų sluoksniai veikia kaip laikrodžiai – jeigu pelenų sluoksnis atitinkamas kitame archyve (pvz., ežero nuosėdose) jau datuotas, tai padeda sinchronizuoti įrašus.
• Izotopinės ir radionuklidų metodikos: kosminės kilmės radionuklidai (pvz., 10Be) arba organinės medžiagos radiokarbonas leidžia datuoti tam tikrus sluoksnius arba įvykius.
• Matematiniai modeliai: kai sluoksniai tampa per ploni arba deformuoti, taikomi matematiniusmodelius pagrindžiantys amžiaus–gylio modeliai, kurie įtraukiami kartu su fizikiniais duomenimis, kad būtų gaunama patikima chronologija.

Svarbu žinoti, kad ledas ir įkalintos dujos dažnai turi skirtingą amžių: burbuliukais užfiksuotas oras įšąla vėliau už aplink jį susiformavusį ledą (vadinamoji dujų ir ledo amžiaus skirtis), todėl reikia atsižvelgti į šį poslinkį, ypač giluminiuose sluoksniuose.

Ką šerdis atskleidžia apie klimatą

Mokslininkai tyrinėja ledo šerdis, kad išsiaiškintų, koks klimatas buvo praeityje. Ledas saugo įvairių rūšių informaciją:

• Įkalinti dujų burbuliukai: juose randama autentinė atmosferos kompozicija – dujos, tokios kaip CO2 ir CH4, leidžia atkurti atmosferos šiltnamio efektą darančių dujų koncentracijas praeityje.
• Izotopų signalai vandenyje: pagal vandens, iš kurio susidaro ledas, izotopų santykius galima apskaičiuoti Žemės temperatūrą arba jos pokyčius tuo metu.
• Dulkių, pelenų ir cheminių užrašų sluoksniai: jie rodo vėjo intensyvumą, sausrą, dykumėjimo periodus, vulkaninę veiklą ir kitus įvykius.

Analizuodami šiuos signalus, mokslininkai gali atkurti temperatūros ir atmosferinių dujų svyravimus per ilgus laiko tarpsnius. Ledo šerdys leido nustatyti, kad per pastaruosius ~800 tūkst. metų planeta patyrė periodiškai pasikartojančius ledynmečius. Ryškios koreliacijos tarp atmosferos CO2 koncentracijos ir temperatūros atsispindi ledo įrašuose – tai padeda suprasti, kaip natūralūs klimato ciklai ir šiltnamio efektą sukeliančios dujos tarpusavyje sąveikauja.

Reikšmė šiuolaikiniam klimato supratimui ir apribojimai

Ledo šerdys yra vienas svarbiausių instrumentų suprasti praeities klimatą ir vertinti dabartinį pokytį. Jos rodo, kad dabartinis atmosferos CO2 ir CH4 koncentracijų kilimas per pastaruosius kelis šimtmečius yra nebūdingas palyginti su natūraliais pokyčiais per pastaruosius 800 tūkst. metų, todėl duomenys stiprina žinias apie visuotinį atšilimą ir žmogaus įtaką jam.

Tuo pačiu yra ir apribojimų: ledo šerdys kartais deformuojasi dėl ledyno srauto, sluoksniai gali būti suplakti, apatiniai sluoksniai gali būti ištirpę ar pakenkti, o dujų amžius ir ledo amžius gali skirtis. Taip pat ne visi regionai turi ilgą nuolatinį ledynų archyvą – pavyzdžiui, Grenlandijos šerdys geriausiai aprašo šiaurinius klimato pokyčius, o Antarktidos – pietinius ir globalaus masto signalus.

Praktinė dalis: po išgręžimo ledo šerdys laikomos specialiuose šaldytuvuose ir siunčiamos į laboratorijas, kur iš jų išimami dujų mėginiai, matuojami izotopai, dulkių kiekiai ir kiti žymenys. Dėl kruopščios analizės ir kelių nepriklausomų datavimo metodų derinio gaunami patikimi duomenys apie Žemės klimato istoriją.

Apibendrinant: ledo šerdys yra tarsi natūralios klimato knygos – jos leidžia mokslininkams rekonstruoti ankstesnes temperatūras, atmosferos sudėtį ir stambius įvykius, padedančius suprasti dabartinį klimato kaitos kontekstą bei numatyti ateities tendencijas.

Klausimai ir atsakymai

Klausimas: Kas yra ledo šerdis?

K: Iš kur paimama daugiausia ledo branduolių?

K: Kaip sniegas kaupiasi ir tampa ledo šerdimi?

Klausimas: Kaip mokslininkai gali nustatyti ledo šerdies datą?

Klausimas: Kokios informacijos mokslininkai gauna tyrinėdami ledo šerdį?

Klausimas: Kaip žinios apie praeities klimatą padeda suprasti visuotinį atšilimą?

Paieška pagal raidę