Nowa metoda analizy najstarszych rdzeni lodowych
Wiele wskazuje na to, że kluczem do pokonania wyzwań, jakie w związku ze zmianą klimatu czekają nas w przyszłości, jest wiedza na temat podobnych zjawisk występujących w przeszłości. Jednak klucz ten jest prawdopodobnie schowany bardzo głęboko w pokrywie lodowej Antarktydy. „Rdzenie lodowe z Antarktydy stanowią jedyne w swoim rodzaju archiwum umożliwiające badanie zmian klimatu zachodzących w przeszłości, związanych z temperaturą i cyrkulacją atmosferyczną, a także zmian w stężeniu gazów cieplarnianych, jakie miały miejsce setki, a nawet tysiące lat temu”, mówi Pascal Bohleber, badacz z Uniwersytetu Ca’ Foscari w Wenecji. Analiza najstarszej historii ukrytej w rdzeniach lodowych wymaga przeprowadzenia pomiarów najgłębszych warstw lodu. Właśnie taki cel postawił przed sobą Pascal Bohleber, stypendysta działań „Maria Skłodowska-Curie”, który uzyskał dodatkowe wsparcie w ramach finansowanego przez UE projektu GOLD-ICE. „W ramach tego projektu zająłem się opracowaniem nowej metody analizy nigdy wcześniej niewykorzystywanych sygnałów paleoklimatycznych, które znajdują się w głęboko ukrytych i znacznie przerzedzonych warstwach rdzeni lodowych Antarktydy”, dodaje.
Potwierdzenie skuteczności metody LA-ICP-MS
Dzięki potencjałowi, jaki drzemie w rdzeniach lodowych Antarktydy, zawarte w nich unikalne informacje paleoklimatyczne mogą odegrać rolę ważnego brakującego elementu układanki, oferując rozwiązanie tajemnicy tzw. przejścia środkowego plejstocenu. „Wiemy, że w tym czasie, czyli mniej więcej 1,2 miliona lat temu, miała miejsce zmiana cyklu polegającego na okresowym przechodzeniu klimatu od ciepłego do zimnego”, wyjaśnia Bohleber. „Jest to fundamentalna zmiana w dynamice naszego systemu klimatycznego, a być może w lodzie Antarktydy znajdziemy odpowiedź na pytanie o przyczynę tej zmiany”. Szczególne wyzwanie stanowi jednak pobieranie próbek – im głębszy odwiert, tym cieńsze stają się warstwy lodu, co utrudnia identyfikację sygnałów paleoklimatycznych. Ponieważ obecnie stosowana technologia nie zapewnia wymaganego stopnia szczegółowości, uczeni z niecierpliwością czekają na opracowanie metody pomiaru rdzeni lodowych o wysokiej rozdzielczości. Za jedno z najskuteczniejszych rozwiązań uważana jest spektrometria mas sprzężona z plazmą wzbudzaną indukcyjnie z mikropróbkowaniem za pomocą odparowania laserowego, oznaczona akronimem LA-ICP-MS (ang. Laser-Ablation Inductively-Coupled Plasma Mass Spectrometry) – wysokorozdzielcza, mikroniszcząca technika, którą można stosować do analizy chemicznej lodu. Największą zaletą tej metody jest możliwość pobrania za pomocą lasera niewielkiej ilości lodu wynoszącej zaledwie kilka dziesiątych mikrolitra. „Celem projektu GOLD-ICE było dalsze wykazanie skuteczności metody LA-ICP-MS w analizie rdzeni lodowych, aby utorować drogę do jej wykorzystania w tak zaawansowanych badaniach rdzeni lodowych, jak unijna inicjatywa Beyond EPICA Oldest Ice Core”, zaznacza Bohleber.
Zadanie wykonane
Do sukcesów projektu należy udoskonalenie metody LA-ICP-MS jako techniki o ogromnym potencjale obrazowania składu chemicznego próbek, która zapewnia dane o rozdzielczości w skali mikronowej dotyczące stosunkowo dużych obszarów. Co więcej, Bohleber dostosował tę zaawansowaną technikę obrazowania chemicznego do wyjątkowych potrzeb uczonych zajmujących się badaniem rdzeni lodowych – zapewnia ona między innymi możliwość tworzenia dwuwymiarowych modeli chemostratygrafii głębokich warstw lodu. „Dysponujemy teraz szerszą wiedzą na temat podstaw fizycznych sygnałów w rdzeniach lodowych badanych za pomocą LA-ICP-MS, która pomoże nam uniknąć błędnej interpretacji danych, co samo w sobie jest ogromnym krokiem w kierunku wykorzystania pełnego potencjału tej technologii”, podkreśla Bohleber. „Innymi słowy, nadrzędny cel projektu GOLD-ICE został – pomimo trwającej pandemii – osiągnięty, co niezmiernie mnie cieszy”. Ponadto projekt pozwolił Bohleberowi na utworzenie sieci zrzeszającej europejską społeczność badaczy rdzeni lodowych, dzięki czemu działania zrealizowane w ramach projektu GOLD-ICE mają szansę odegrać istotną rolę w inicjatywie Beyond EPICA. Badacz otrzymał też kolejne stypendium działań „Maria Skłodowska-Curie”, które pozwoliło mu na rozpoczęcie prac w ramach nowego, finansowanego przez UE projektu, którego celem są dalsze postępy w stosowaniu metody LA-ICP-MS w analizie rdzeni lodowych.
Słowa kluczowe
GOLD-ICE, rdzenie lodowe, Antarktyda, zmiana klimatu, gazy cieplarniane, paleoklimatyczny, LA-ICP-MS, Beyond EPICA
