Овог лета Алекс Анесио ће провести три недеље окружен хиљадама рупа на арктичком леденом листу. Он и његов тим кампират ће километрима од најближег насеља, окружени пејзажем растрганим огромним, нестабилним пукотинама. Једини начин уласка или изласка је хеликоптером. Научни звук биће сведен на шкрипање дереза преко леда, налет ледених потока и повремени стењање огромног леденог лима који ће се сам преуредити.
Сличан садржај
- Потврђено: и Антарктика и Гренланд губе лед
„То је као бити на некој другој планети“, каже Анесио, биогеохемичар са Универзитета у Бристолу у Енглеској који је радио на Арктику око 15 година. "Једино што видиш око себе је лед."
Он и његов тим провешће недељама на овом изолованом комаду гренландског леденог покривача како би пратили локвице које могу имати моћ манипулације земљом климом.
Промјер отвора за цироконит разликује се у величини од приближно ширине оловке до оне поклопца канте за смеће. (Џозеф Кук) Способност да се ускладимо са климом наше планете није изолирана од арктичких локва. Микроби унутар ових малих базена и смештени у седиментима на дну језера укопаних миљама испод леда на Антарктику, могли би да створе способност озбиљне промене глобалног циклуса угљеника, као и климу. А истраживачи су тек недавно почели да се крећу овим малим светима.
Лопове које Анесио проучава називају се криоконитне рупе - „крио“ што значи лед и „конити“ што значи „прашина“. Развијају се када се хрпе ветра напухане ветром слегну на белу, рефлектирајућу површину глечера или ледене плоче. Тамније од снега и леда, ове крхотине апсорбују више топлоте од сунца у односу на околину и узрокују да се лед испод топи у цилиндричним рупама дубоким око стопала.
Једном су научници сматрали да су ове рупе лишене живота. Али сада истраживачи откривају да они заправо садрже сложене екосистеме микроба попут бактерија, алги и вируса.
Милиони ових рупа, углавном од ширине оловке до ширине поклопца канте за смеће, жичара у швајцарском облику сира широм света. Анесиоов тим проценио је да се у глобалу површина ових отвора повећава на око 9000 квадратних километара. То је мало мање од државе Њу Хемпшир.
Како се ови тамни, мршави екосистеми шире по леду, они могу узроковати да другачија рефлективна, хладна површина апсорбује све више топлоте од сунца. То би потенцијално могло убрзати топљење ледене плоче Гренланда, објавио је тим у марту у часопису Геоцхемицал Перспецтиве Леттерс .
Али Анесиов тим је такође открио да организми у тим рупама могу да делују хлађење на планету активним усисавањем угљен-диоксида из атмосфере кроз фотосинтезу. У ствари, када микроорганизми износе довољно овог стакленичког гаса из атмосфере, рупе се понашају попут угљеника.
Да ли ове рупе помажу да се хлади или загреје планета остаје да се види. Но, како топлија клима ствара више рупа, чини се да је равнотежа усмјерена на нето загријавање, а не на хлађење на атмосферу.
Анесио и његов тим ће овог лета радити на надгледању хемијских и физичких својстава ових рупа како би боље разумели како могу утицати на понашање леденика и климатску промену Земље.
Кад се на леденој плохи сакупи довољно прашине, рупе криоконита се стапају и претварају у језера, попут овог на Гренланду. (Џозеф Кук) Идеја да микроорганизми могу живети на ледењацима и леденим плохама - а камоли успевати на глобално значајним размерама - још увек је релативно нова за науку. До касних 1990-их, истраживачи су углавном сматрали да је лед на оба пола мање или више стерилно окружење.
„Када погледате глечер или ледену плоху, не видите ништа што би вам могло дати назнаке да ли тамо има живота“, каже Јемма Вадхам, Анесиова колега са Универзитета у Бристолу. Биолози нису заиста проучавали ледничка окружења све до касних деведесетих када су се појавили први докази живота микроба.
Претходни недостатак интересовања није био због технолошких ограничења, објашњава Вадхам. Све што би било потребно да пронађемо живот било би прикупљање отопљене воде испред глечера и тражење знакова активних микроорганизама. "Нико то није учинио", каже Вадхам. „То звучи помало лудо, али претпостављам да се понекад ствари развијају.“
Од деведесетих година се увелико врши истраживање микроба који живе на површини леденика и испод њих. Последњих година истраживачи су открили да ти микроби нису далеко од успавања. У ствари, Анесиов тим известио је у студији из 2009. године да су микроби у неким рупама криоконита биолошки активни као они који су пронађени у топлијим земљиштима на југу него на Средоземљу.
„То је заиста било изненађујуће с обзиром на ниску температуру и услове храњивих храњивих састојака [околине], “ каже Јосепх Цоок, истраживач криоконитних рупа на Универзитету у Схеффиелду, који није био укључен у то истраживање.
Током године, ова активност могла би кумулативно усисати чак око 63.000 царских тона угљен-диоксида, известио је Анесиов тим у документу за 2009. годину. То је упоредиво са емисијама из око 13.500 аутомобила у датој години, каже он.
"[Анесиова студија] заиста је био први покушај квантификације количине угљеника који улази и излази из ових система, што је био огроман корак и веома важан", каже Цоок.
Алек Анесио и његов тим спавају у шаторима на леду током својих теренских студија. Неки лед испод шатора топи се, али се затим шатор понаша као изолатор и држи већину базе смрзнутом, каже Анесио. (Цхрис Беллас) Анесиови налази нису нужно били оно што бисте очекивали од тела слатке воде. Већина језера и језера обично ослобађа више угљен-диоксида у атмосферу распадањем органског материјала него што га апсорбују фотосинтезом.
То је зато што већина рибњака и језера сједи у шумама и прима стални проток животињских и биљних остатака из тих шума кроз подземне воде. Као резултат, језерци и језера често садрже много материјала који се могу распаднути, а распадање се често догађа распрострањеније од фотосинтезе, објашњава Анесио.
Рупе криоконита су, с друге стране, изоловане од шума - понекад и на десетине стотина миља - и примају већину свог органског материјала кроз флеке ваздушних крхотина. Анесио каже да нема толико материјала да се разбије, тако да фотосинтезирајуће организме претежно доминирају.
Међутим, није потребно много да се тај сценариј преокрене. Ако седимент унутар рупа постане превише густ, сунчева светлост не може доћи до дна. Ово ограничава фотосинтезу и брзина разградње почиње преузимати.
„Сва ова динамика веома зависи од кретања леда и рељефа леда“, каже Анесио. Ово се може мијењати из дана у дан и из сезоне у сезону. „Понекад се пуно топите и прерасподељујете грануле около у тањим слојевима, а понекад се накупљају у одређеним деловима глечера.“
Анесиоов тим покушаће да одговори на питање како се ове рупе током времена мењају спавајући поред њих и надгледајући њихову активност из дана у дан из дана у дан.
Звукови дереза и жупе воде су једине буке које ћете чути у овом окружењу, каже Анесио. (Цхрис Беллас) Путујте на супротни крај света са места Анесио и видећете још једну карактеристику глечера која би могла да игра важну улогу у Земљиној клими: масивна језера, укопана испод 2, 5 километра леда на Антарктику.
Ова скривена језера, по величини упоредива са Великим језерима Северне Америке, последњих година су из више разлога привукла пажњу истраживача попут Анесио-а и Вадхама. За једно, ова језера садрже воду која је била заробљена милионима година, чинећи екстремни живот који никада није био изложен људским утицајима.
Језера такође могу да складиште велике количине снажног метана са ефектом стаклене баште, смрзнутог у облику који се зове метан хидрати. Ако се ледене плоче Антарктике уруше, оне би изложиле ове хидрате, натапајући их морском водом док је океан опрао делове континента. Дестабилизовани хидрати претворили би се у метан гасове и угријали атмосферу, извијестили су Вадхам и његове колеге у студији објављеној у Натуреу 2012. године.
Користећи радарске и сателитске снимке у ваздуху, истраживачи су током посљедњих 50 година пронашли више од 400 ових такозваних подглацијалних језера испод леда Антарктика. Али тек 2013. године амбициозни међународни тим истраживача успешно је пробушио бушотину кроз готово пола километра леда на површину једног од ових језера.
Они су успешно бушили поново у 2015. години на оближњој локацији, први пут икада досегли зону уземљења ледене плоче. Зона уземљења је област где ледена плоча губи контакт са копном и плута у море.
Истраживачи узорака седимената и воде прикупљени из копнене зоне пружиће тиму нови увид у стабилност западног Антарктичког леденог листа и његов потенцијал да повећа ниво воде у свету ако се уруши. Тим ће такође измерити микробну активност у тим седиментима како би боље разумели улогу ових покопаних микроба у глобалном циклусу угљеника.
Славек Тулацзик, истраживач са Калифорнијског Универзитета у Санта Црузу који је био један од водећих научника у овим достигнућима, описује напетост у чекању да њихова опрема стигне на место бушења у 2013. години, после више од пет година планирања са отприлике 50 међународних сарадника.
Истраживачи су приредили да њихова опрема - која је укупно тежила око 300.000 фунти - креће у 12 контејнера за отпрему преко 800 миља ледене плоче како би дошли до подглацијалног језера Вхилланс на југозападу Антарктика. Плиткији од осталих подглацијалних језера, Вхилланс је пружио истраживачима пристојну шансу за успех због његове релативне приступачности у поређењу с другим језерима, закопаним испод миља леда.
Возачима камиона биле су потребне две недеље да одвезу опрему - нешто изузетно деликатно - до места бушења. Све што су научници могли да ураде је да се сачекају у истраживачкој станици МцМурдо и преслушавају како су се позиви позивали у теретњаке.
„Чули смо неке хорор приче“, каже Тулацзик, објашњавајући да су возачи позвали да пријаве прекинуте ствари и затражили додатни материјал за заваривање. Срећом, већина оштећења била је изолирана на отпремним контејнерима, а не њиховом садржају.
"Када смо ушли унутра, оно што се налазило у контејнерима преживело је довољно добро да га можемо користити, али сами контејнери су били прилично претучени и изгледало је као да су прошли кроз пуно", каже Тулацзик.
Тулацзик и колеге су направили нешто што се назива бушилица за топлу воду да би се приступило језеру Вхилланс. Током 24 сата, истраживачи су бушили рупу пречника око стопала тако што су снажно пумпајући врућу воду надоле и циркулирали је тако да, како се продубила, рупа није замрзнула у себи.
Након што су успешно стигли на површину језера, истраживачи су послали сонде низ рупу да би прикупили податке и узорке. Али то су морали учинити пажљиво и чисто. Ако су контаминирали било коју њихову опрему, ризиковали су да прикупе савремене микробе који би збунили њихове налазе и уништили иначе нетакнуто станиште.
На њихово узбуђење и олакшање, тим је пронашао доказе да микроби живе у води, каже Тулацзик. Било је тренутака који су се бринули о тим да су се пласирали током година планирања и потрошили милионе долара у покушају да досегну беживотну празнину.
Њихова открића помажу у прилог идеји да би велике количине метан хидрата из микроба могле седети испод леда на Антарктику. Микроби би могли да производе тај метан распадањем древних шума и другог органског материјала испод леда, Вадхам, Анесио, Тулацзик и колеге предложени у свом извештају о природи за 2012. годину.
Истраживачи који проучавају криоконитне рупе понекад морају да носе чиста одела да спрече контаминацију њихових узорака микроба. (Алек Анесио) Користећи процене засноване на мерењима седимената сакупљених испод ледене плоче Гренланда - упоредивог, али много тањег аналогног леденом слоју Антарктика - тим је израчунао да би могло бити чак 3, 9 милиона царских тона метана скривено испод леда Антарктика.
С обзиром на потенцију метана као гасова са ефектом стаклене баште, ово би могао бити проблем за Земљину атмосферу ако би се велики део ледене плохе растопио. И према проценама истраживача са Универзитета у Масачусетсу, Амхерста и Државног универзитета у Пенсилванији, то би се могло десити до краја века.
Мартин Сиегерт, глациолог са Империал Цоллеге Лондон, био је део тима који је први пут описао подглацијално језеро 1996. Он каже да су процене колико метана седи испод леда на Антарктику теоријски веродостојне.
Међутим, истраживачи ће морати да мере меру микробне активности у влажним седиментима испод ледених плоха да би учврстили своју хипотезу, каже Сиегерт. "Прилично је једноставно, врсту науке коју треба да урадите, потешкоће је у спуштању тамо и бушењу топле воде."
Чак и да су процене ледене плоче која се урушава до краја века биле тачне, међутим, вероватно ће требати много дуже него што би ефекат метанских хидрата могао да се примети у атмосфери, каже Алексеј Портнов, истраживач на Арктику Университи оф Тромсø у Норвешкој. Портнов проучава остатке хидрата метана изложених на крају последњег леденог доба на Арктику, као и метанске хидрате који се данас одлеже из арктичке вечери мраза. Каже да чак и ако хидрати метана одмарају испод леденог ледја Антарктика и они се дестабилизирају и почну бацати метан кроз морску воду на површину, требаће стотине година да ови резерве метана имају осјетљив утјецај на глобалну климу.
„Ледене капице се последњих година брже и брже урушавају“, каже Портнов. "Али ипак, да би се количина метана из тих гасних хидрата некако изменила, требат ће доста времена."
У међувремену, метан хидрати одмрзава се од вечнога мраза и уз плитке гребене морског дна већ пушта овај гас са ефектом стаклене баште у атмосферу значајном брзином, каже Портнов. Ледене плоче само су једна од многих смрзнутих метана које се отапају.
Следећи корак за подглацијални рад хидрата хидрата метана биће обезбеђивање више финансијских средстава за покретање још једне бушилице у дубље језеро. Претходни напори - попут вишемилионског напора за бушење у језеру Еллсвортх у 2012. - нису успели. Дакле, пре покушаја приступа дубљим језерима постојећом опремом, истраживачи и инжењери морају сарађивати у развоју нових техника за дубље пројекте.
"Само морамо стићи тамо и узети узорке", каже Вадхам. "То је један од изазова у наредне две деценије."
Велика пространства криоконита - или ледене прашине - прекривају ледени лист Гренланда и друге глечере широм света, потамњујући њихове површине и наносећи им да апсорбују топлоту од сунца. (Џозеф Кук) Док глечери и ледене плоче могу физички чеповати велике залихе укопаних хидрата метана или извући угљен диоксид из атмосфере кроз милионе малих рупа, њихови утицаји достижу много више од физичког отиска.
На пример, када се криоконитне рупе растопе довољно дубоко да се исуши дно глечера, њихов садржај на крају може да доспе до океана, испирање храњивих материја у морски екосустав. То може изазвати цвјетање алги великих размјера које би могле извући угљични диоксид из атмосфере у пропорцијама знатно већим од онога што би микроби у тим рупама могли срушити, каже Анесио.
„То би имало много јачи глобални утицај, јер фиксација угљеника у океану има огроман утицај на глобални угљенични циклус“, каже он.
Иако је комплетна слика о томе како леденски микроби утичу на климу Земље већ годинама пролазе, Анесио и његови колеге поларни истраживачи настављају даље. Бављење технолошким проблемима и отежаним окружењем често значе да њихов пробој одговара и почиње. Али научници у ове смрзнуте пејзаже доводе изазове, интелектуалне и физичке.
"Баш је тако лепо бити тамо, невероватно је", каже Анесио. „Димензије и обим ствари су тако велики, реке и вода и облик леда. Стварно се радујем одласку тамо. "
Кук на Универзитету у Схеффиелду се слаже. Налази поља криоконитних рупа колико око може видети прилично упечатљиву слику.
„Поглед у рупе криоконита је чудно леп“, каже Цоок. „Веома је спокојно и невероватно је видети нешто што је тако једноставно на његовом лицу да некако умањује невероватну сложеност онога што се догађа. Некако хипнотично. "
Бушотина на језеру Вхилланс, која је захтевала координацију између око 50 сарадника из целог света. (ЈТ Тхомас)
