Raziskovanje ledu širi razumevanje globalnega segrevanja

V mrzlih arktičnih vodah Melvillovega zaliva na Grenlandiji so se paleoklimatologinja Sara Harðardóttir in njeni sodelavci na krovu svojega plovila znašli v napeti situaciji. Znanstveniki so namreč namestili visokozmogljiv gravitacijski vzorčevalec, napravo, namenjeno »zbiranju« usedlin z morskega dna. Ko so vzorčevalec spustili tisoč metrov pod površje, so nenadoma zagledali veliko ledeno goro, kako plava proti žici, ki je napravo povezovala s plovilom.

Več minut je kazalo, da bo morala skupina strokovnjakov prerezati žico in žrtvovati pomembno raziskovalno orodje. Vendar jih je ledena gora nazadnje vendarle obšla.

»Delo na Arktiki je vedno izziv. Gre za odročno območje, vreme je nepredvidljivo in ladje morajo biti posebej opremljene za ledeno mrzlo vodo,« je povedala Sara Harðardóttir, Islandka, ki koordinira projekt Iceprint, ki ga financira EU. S svojo ekipo je vzorčila morske usedline v upanju, da bo izolirala sledi DNK mikroalg, drobnih organizmov, ki bodo pomagali ustvariti sliko o tem, kaj se je z arktičnim morskim ledom dogajalo pred tisočletji.

Rekonstrukcija podnebnih razmer iz davne preteklosti, s čimer se ukvarja paleoklimatologija, znanstvenikom pomaga razumeti, kako bo globalno segrevanje vplivalo na Zemljo. Poznavanje pretekle spremenljivosti namreč omogoča vpogled v obseg prihodnjih vplivov podnebnih sprememb, podobno kot boljše razumevanje preteklosti na številnih področjih, od geologije do diplomacije, pomaga pri razumevanju sedanjosti in predvidevanju razvoja na teh strokovnih področjih.

Številni sedanji podnebni modeli, namenjeni napovedovanju dogajanja v okolju, temeljijo na podatkih, ki so bili pridobljeni šele z začetkom satelitske dobe.

»Če v simulacije modelov vključimo paleontološke dokaze, lahko bolje razložimo trenutne trende v kontekstu stoletnih ali celo tisočletnih podnebnih sprememb,« je pojasnila Sara Harðardóttir. »Današnje podnebje je rezultat odziva ozračja, oceanov in ledu na spreminjajoče se sončno sevanje in višje ravni ogljikovega dioksida v obdobju več stoletij in tisočletij.«

Človekov uničujoči vpliv na oceane

Namigi, ki nam jih daje morje

Edini način za rekonstrukcijo starodavnega podnebja je iskanje dokazov, ki so se ohranili v okolju. Med temi naravnimi časovnimi kapsulami so tudi fosili mikroalg, ki jih najdemo v morjih, rekah in jezerih. Teh več sto tisoč vrst mikroalg, ki niso vidne človeškemu očesu, je neločljivo povezanih z življenjem na Zemlji.

Sara Harðardóttir in njeni sodelavci z Geološkega raziskovalnega zavoda Danske in Grenlandije ter Univerze Laval v Kanadi so prišli do bistvenega odkritja: ugotovili so povezavo med sledmi DNK mikroalg v usedlinah in številom dni, ko je bil na območju morski led. Natančneje, ekipa je potrdila, da je ciljno določanje DNK mikroalg iz skupine, imenovane dinoflagelati, način za merjenje obsega morskega ledu pred tisočletji, ravno ta led pa je danes ena največjih žrtev podnebnih sprememb.

Po podatkih medvladnega foruma Združenih narodov za podnebne spremembe bi lahko do sredine stoletja na Arktiki v najtoplejših mesecih izginil ves morski led. Če vemo, kako dolgo so v geološki preteklosti Zemlje trajala obdobja z morskim ledom in tista brez ledu, nam to lahko pojasni sedanje in prihodnje spremembe.

Ekipa projekta Iceprint je zbirala vzorce usedlin z morskega ledu, ledene površinske vode in morskega dna ob severni obali Grenlandije ter v Naresovi ožini in Baffinovem zalivu – to so morska območja, ki povezujejo Grenlandijo in kanadsko ozemlje. Ker je bilo mogoče določiti starost usedlin, so z raziskavo dokazali, da lahko ta DNK-namig pokaže, kako dolgo so trajala ledena obdobja tudi do približno 12.000 let nazaj. »Mikroalge z morskega ledu puščajo sledi DNK na morskem dnu in nam lahko zagotovijo neposredne dokaze o spremenljivosti morskega ledu v preteklosti,« je dejala raziskovalka. »To je odlično orodje.«

Rekonstrukcija podnebnih razmer iz davne preteklosti znanstvenikom pomaga razumeti, kako bo globalno segrevanje vplivalo na svet. FOTO: Arnd Wiegmann/Reuters

Alpske skrivnosti

Več tisoč kilometrov južno od Arktike, v okolju, ki je podobno občutljivo za globalno segrevanje, najdemo drugo vrsto mikroalg, ki pomaga znanstvenikom rekonstruirati starodavne podnebne razmere. V okviru projekta Hydro-Alps, ki ga financira EU in bo trajal do junija 2024, ekipa francoskega Nacionalnega centra za znanstvene raziskave (CNRS) na podlagi ostankov diatomej odkriva pretekle hidrološke spremembe v alpskih jezerih. Diatomeje so mikroskopski organizmi, ki živijo v skoraj vseh vodnih okoljih na Zemlji. Z dragocenimi informacijami iz preteklosti lahko pomagajo izboljšati znanje o prihodnosti lokalnih vodnih virov.

»Številne študije so pokazale, da se temperature zraka v sredozemskih Alpah povečujejo hitreje od svetovnega povprečja,« je dejala Rosine Cartier, vodja projekta. »Pričakujemo, da se bodo v tem okolju dogajale zelo hitre spremembe, zato se osredotočamo na ta jezera.« Vzorce pobirajo iz dveh jezer v masivu Mercantour v francoskih Alpah. Obe jezeri ležita na nadmorski višini 2200 metrov, kar otežuje priprave na znanstveno delo na terenu. Raziskovalci so v nekem trenutku za pomoč pri prenašanju materiala na najdišča uporabili osle.

Cilj je izboljšati razumevanje, kako se je to okolje na veliki nadmorski višini razvijalo skozi čas. Diatomeje s pomočjo kisika in silicija iz vode zgradijo celično steno iz silicijevega dioksida. Znanstveniki so lahko lupine uporabili kot nekakšen arhiv, v katerem so zapisane spremembe kemijskega stanja vode skozi čas. »Na ta način lahko dobimo predstavo o spremembah ravnovesja v vodi in temperature,« pravi Rosine Cartier.

Z radiokarbonskim datiranjem usedlin lahko spremembe spremljamo tudi 12.000 ali 13.000 let v preteklost. Ljudje so ta posebna gorska območja več stoletij izkoriščali za različne dejavnosti, vključno s pridobivanjem mineralov, pašno živinorejo in krčenjem gozdov, zato znanstveniki upajo, da bodo diatomeje iz jezer razkrile tudi to, kako so ljudje vplivali na kakovost vode in erozijo tal. »Naši rezultati lahko pomagajo izboljšati podnebne napovedi na lokalni ravni in na različnih nadmorskih višinah, lahko pa tudi pomagajo deležnikom pri prilagajanju strategij za vodne vire v prihodnosti,« je pojasnila Rosine Cartier.

------------------

Raziskave, omenjene v članku, so bile financirane v okviru ukrepov Marie Skłodowska-Curie (MSCA). Članek je bil prvotno objavljen v reviji Horizon, reviji EU za raziskave in inovacije.