Ulepszona analiza rdzeni lodowych w nauce o klimacie
Rdzenie lodowe są jedynym bezpośrednio dostępnym źródłem umożliwiającym badanie dawnych zjawisk klimatycznych. Cząsteczki uwięzione w cienkich warstwach lodu dostarczają wskazówek na temat transformacji atmosfery podczas wcześniejszych gwałtownych zmian klimatu. Informacje te są niezbędne do zrozumienia obecnych trendów dotyczących globalnego ocieplenia. Celem projektu MICRO-CLIMATE(odnośnik otworzy się w nowym oknie), realizowanego przy wsparciu programu działań „Maria Skłodowska-Curie” (MSCA)(odnośnik otworzy się w nowym oknie), było połączenie dwóch innowacyjnych technik analizy, aby lepiej zrozumieć, czego mogą nas nauczyć rdzenie lodowe. Systemy spektrometrii mas z plazmą indukcyjnie sprzężoną z laserem (LA-ICP-MS) zapewniły niezbędne narzędzia: Jeden wyposażony w unikatową dużą kriokomorę w Instytucie Zmiany Klimatu w Maine, a drugi do mapowania zanieczyszczeń 2D w wysokiej rozdzielczości w lodzie na Uniwersytecie Ca' Foscari w Wenecji.
Badanie zdarzeń Dansgaard-Oeschger
Gwałtowne zmiany klimatu miały miejsce w całej historii geologicznej, ale ich mechanizmy nie są w pełni zrozumiałe. Powszechnie uznaje się, że obecnie ma miejsce gwałtowna zmiana klimatu, a nigdzie na naszej planecie globalne ocieplenie nie przyspiesza ona tak szybko, jak w Arktyce. Projekt MICRO-CLIMATE skupił się w szczególności na arktycznym archiwum lodu Grenlandii, które zawiera zapisy sięgające 115 000 lat wstecz. Dowody sugerują, że gwałtowne wahania klimatu, określane jako wydarzenia Dansgaard-Oeschger(odnośnik otworzy się w nowym oknie), występowały kilkadziesiąt razy podczas ostatniej epoki lodowcowej. Dowody fluktuacji klimatycznych są zapisane w rdzeniach lodowych w postaci cząstek atmosferycznych. Badając te cząsteczki w cienkich taflach lodu, które reprezentują gwałtowne zmiany klimatu, zespół MICRO-CLIMATE stara się zrozumieć, które składniki klimatu zmieniły się jako pierwsze, a które później. „Jednym z najważniejszych zadań jest wyjaśnienie, w jaki sposób interakcje lodu z zanieczyszczeniami mogą zakłócać sygnały klimatyczne zarchiwizowane w bardzo rozrzedzonym lodzie. Grenlandzki rdzeń lodowy, który analizowaliśmy w ramach projektu MICRO-CLIMATE, miał bardzo cienkie warstwy, dzięki czemu stanowił dobry poligon doświadczalny”, wyjaśnia koordynator projektu Pascal Bohleber.
Dwie techniki pozwalające uzyskać bardziej szczegółowy obraz
Do wad konwencjonalnych technik analizy rdzeni lodowych należy zniszczenie próbki i brak możliwości przeprowadzenia analizy w wysokiej rozdzielczości. Aby przezwyciężyć te problemy, w projekcie MICRO-CLIMATE połączono spektroskopię cryo-Raman i LA-ICP-MS, a wyniki tych prac opisano w czasopiśmie Geochemistry, Geophysics, Geosystems(odnośnik otworzy się w nowym oknie). LA-ICP-MS to metoda mikrodestrukcyjna o wysokiej rozdzielczości, ale wyzwaniem jest wyeliminowanie błędów interpretacyjnych. Wymaga ona zbadania, w jaki sposób zanieczyszczenia oddziałują z matrycą kryształów lodu. Uzupełniające się systemy wykorzystane w projekcie pozwoliły rozwiązać ten problem. System LA-ICP-MS znajdujący się w Maine umożliwił wydajne badanie próbek lodu o długości do jednego metra. System działający w Wenecji pozwolił na wysokiej rozdzielczości mapowanie 2D lokalizacji zanieczyszczeń osadzonych w lodzie. Bohleber twierdzi, że użycie obu systemów jednocześnie okazało się skutecznym podejściem, ponieważ oba wykrywały te same sygnały w lodzie. „Zainwestowaliśmy także w testowanie kalibracji naszych sygnałów, a te techniki kalibracji są do dziś stosowane przez oba laboratoria”, tłumaczy. Dzięki połączeniu atutów dwóch ośrodków badawczych projekt MICRO-CLIMATE wytycza drogę do owocnych badań w przyszłości. Projekt zakończył się rok wcześniej ze względu na otrzymanie przez stypendystę MSCA grantu dla naukowców u progu samodzielności badawczej(odnośnik otworzy się w nowym oknie) od Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych. Spowodowało to opóźnienie publikacji wszystkich danych zebranych podczas projektu, ale umożliwiło bardziej szczegółowe zbadanie pojedynczego zdarzenia związanego z gwałtowną zmianą klimatu. Bohleber dodaje: „Dzięki temu, że metoda LA-ICP-MS jest mikrodestrukcyjna, próbki lodu pozostają i będziemy je dalej analizować”.
