În această vară, Alex Anesio va petrece trei săptămâni înconjurat de mii de găuri într-o gheață arctică. El și echipa sa vor tabăra kilometri de cea mai apropiată așezare, înconjurați de un peisaj dezgropat de crepe imense și instabile. Singura cale de intrare sau ieșire este cu elicopterul. Peisajul sonor al oamenilor de știință va fi redus la zdrobirea cramponelor de-a lungul gheții, la graba fluxurilor glaciare și la gemetele ocazionale ale unei straturi de gheață masive care se rearanjează.
Continut Asemanator
- Confirmat: atât Antarctica cât și Groenlanda pierd gheață
„Este ca și cum ai fi pe o altă planetă”, spune Anesio, un biogeochemist de la Universitatea Bristol din Anglia care a lucrat în Arctica de aproximativ 15 ani. „Singurul lucru pe care îl vezi în jurul tău este gheața.”
El și echipa sa vor petrece săptămâni pe acest petic izolat al gheții Groenlandei pentru a monitoriza bălțile care ar putea avea puterea de a manipula climatul Pământului.
Diametrul orificiilor de Cyconconite variază ca mărime, de la aproximativ lățimea unui creion până la cea a capacului unui cos de gunoi. (Joseph Cook) Capacitatea de a face legătură cu climatul planetei noastre nu este izolată de bălțile arctice. Microbii din aceste bazine mici și cuibărită în sedimente de lacul îngropat la mile sub stratul de gheață al Antarcticii, ar putea adăuga capacitatea de a modifica serios ciclul global al carbonului, precum și climatul. Iar cercetătorii au început de curând să navigheze în aceste lumi minuscule.
Pudele pe care Anesio le studiază se numesc găuri de crioconit - „cryo” însemnând gheață și „conit” însemnând „praf”. Acestea se dezvoltă atunci când mormane de molozuri suflate de vânt se instalează pe suprafața albă, reflectoare a unui ghețar sau a gheții. Mai întunecată decât zăpada și gheața, aceste resturi absoarbe mai multă căldură de la soare decât împrejurimile sale și determină gheața de dedesubt să se topească în găuri cilindrice până la adâncimea unui picior.
O dată oamenii de știință au crezut că aceste găuri sunt lipsite de viață. Cercetătorii descoperă acum că de fapt conțin ecosisteme complexe de microbi, cum ar fi bacteriile, algele și virusurile.
Milioane de aceste găuri, în general, de la lățimea unui creion până la lățimea unui capac de gunoi, foi de gheață în formă de brânză elvețiană în jurul lumii. Echipa lui Anesio a estimat că, la nivel global, suprafața acestor găuri se ridică la aproximativ 9.000 de mile pătrate. Aceasta este puțin mai mică decât statul New Hampshire.
Pe măsură ce aceste ecosisteme întunecate și prostești se extind pe toată gheața, ele pot provoca ceea ce altfel ar fi o suprafață reflectorizantă, de răcire, pentru a absorbi din ce în ce mai multă căldură din soare. Acest lucru ar putea accelera topirea stratului de gheață din Groenlanda, a raportat echipa în martie în jurnalul Geochemical Perspective Letters .
Însă echipa lui Anesio a mai descoperit că organismele din aceste găuri pot avea un efect de răcire pe planetă prin aspirarea activă a dioxidului de carbon din atmosferă prin fotosinteză. De fapt, atunci când microorganismele preiau suficient din gazul cu efect de seră din atmosferă, găurile se comportă ca niște chiuvete de carbon.
Dacă aceste găuri ajută la răcirea sau la încălzirea planetei rămâne de văzut. Dar, deoarece o climă mai caldă creează mai multe găuri, echilibrul pare să fie orientat către o încălzire netă, mai degrabă decât un efect de răcire asupra atmosferei.
Anesio și echipa sa vor lucra în această vară pentru a monitoriza proprietățile chimice și fizice ale acestor găuri în detalii atrăgătoare, pentru a înțelege mai bine cum pot afecta comportamentele glaciare și climatul schimbător al Pământului.
Când se acumulează suficient praf pe o foaie de gheață, găurile de crioconit se contopesc și se transformă în lacuri, cum este acesta din Groenlanda. (Joseph Cook) Ideea că microorganismele pot trăi pe ghețari și pe ghețuri - cu atât mai puțin să prospere la scări semnificative la nivel mondial - este încă relativ nouă pentru știință. Până la sfârșitul anilor 90, cercetătorii au considerat, în general, gheața de la ambii poli drept medii mai mult sau mai puțin sterile.
„Când te uiți la un ghețar sau la o gheață, nu vezi nimic care să îți ofere indicii dacă există viață acolo”, spune Jemma Wadham, o colegă a lui Anesio la Universitatea din Bristol. Biologii nu au studiat cu adevărat mediile glaciare până la sfârșitul anilor 1990, când au apărut primele dovezi ale vieții microbiene.
Lipsa de interes anterioară nu a fost din cauza limitelor tehnologice, explică Wadham. Tot ce ar fi trebuit să găsească viața ar fi fost să colecteze apa topită din fața unui ghețar și să caute semne de microorganisme active. „Nimeni nu a făcut asta”, spune Wadham. "Ceea ce sună cam nebun, dar cred că așa evoluează uneori lucrurile."
Începând cu anii '90, s-a dezvoltat o cercetare care a explorat microbi care trăiesc la suprafața sau sub ghețari și ghețuri. În ultimii ani, cercetătorii au descoperit că acești microbi sunt departe de a fi inactivi. De fapt, echipa Anesio a raportat într-un studiu din 2009 că microbii din unele găuri de crioconit sunt la fel de activi din punct de vedere biologic ca cei care se găsesc în soluri mai calde, la sud de Mediterană.
„Acest lucru a fost cu adevărat surprinzător, având în vedere condițiile scăzute de temperatură și de conținut nutritiv scăzute [ale mediului]”, spune Joseph Cook, cercetător de găuri de crioconit la Universitatea din Sheffield, care nu a fost implicat în acest studiu.
Pe parcursul unui an, această activitate ar putea aspira cumulativ la fel de mult ca aproximativ 63.000 tone imperiale de dioxid de carbon, a raportat echipa Anesio în lucrarea din 2009. Acesta este comparabil cu emisiile de la aproximativ 13 500 de mașini într-un an dat, spune el.
„[Studiul lui Anesio] a fost cu adevărat prima încercare de a cuantifica cantitatea de carbon care intra și ieșea din aceste sisteme, care a fost un pas uriaș și foarte important”, spune Cook.
Alex Anesio și echipa sa dorm în corturi pe gheață în timpul studiilor de teren. O parte din gheața de sub cort se topește, dar cortul se comportă apoi ca un izolator și menține cea mai mare parte a bazei înghețate, spune Anesio. (Chris Bellas) Descoperirile lui Anesio nu au fost neapărat ceea ce v-ați aștepta de la un corp de apă dulce. Majoritatea iazurilor și lacurilor eliberează, în general, mai mult dioxid de carbon în atmosferă prin descompunerea materialului organic decât absorb prin fotosinteză.
Acest lucru se datorează faptului că majoritatea iazurilor și lacurilor stau în păduri și primesc un flux constant de rămășițe animale și vegetale din aceste păduri prin apele subterane. În consecință, iazurile și lacurile conțin adesea mult material descompus, iar descompunerea apare adesea mai frecvent decât o face fotosinteza, explică Anesio.
Gurile de crioconit, pe de altă parte, sunt izolate de păduri - uneori de zeci de sute de kilometri - și primesc majoritatea materialelor lor organice prin mormane de resturi aeriene. Nu există atât de multe materiale pentru a descompune, astfel încât organismele fotosintetizante tind să domine, spune Anesio.
Cu toate acestea, nu este nevoie de mult pentru a rătăci acel scenariu. Dacă sedimentele din găuri devin prea groase, lumina soarelui nu poate ajunge în partea de jos. Aceasta limitează fotosinteza și rata de descompunere începe să preia.
„Toate aceste dinamici sunt foarte dependente de mișcarea gheții și de relieful gheții”, spune Anesio. Acest lucru se poate schimba de la o zi la alta și de la un sezon la altul. „Uneori aveți multă topire și redistribuiți granulele în jurul straturilor mai subțiri sau, uneori, se acumulează în anumite părți ale ghețarului.”
Echipa lui Anesio va încerca să abordeze întrebarea modului în care aceste găuri se schimbă în timp dormind lângă ele și monitorizându-și activitatea zi de zi în această vară.
Sunetele crampoanelor și ale apei grăbitoare sunt printre singurele zgomote pe care le veți auzi în acest mediu, spune Anesio. (Chris Bellas) Călătoriți la capătul opus al lumii de pe site-ul Anesio și veți găsi o altă caracteristică a ghețarilor care ar putea juca un rol important în climatul Pământului: lacuri masive, îngropate sub 2, 5 km de gheață din Antarctica.
Aceste lacuri ascunse, unele ca dimensiuni comparabile cu Marile Lacuri din America de Nord, au atras atenția unor cercetători precum Anesio și Wadham în ultimii ani din mai multe motive. Pentru prima dată, aceste lacuri conțin apă care a fost prinsă de milioane de ani, adăpostind viață extremă care nu a fost niciodată expusă influențelor umane.
De asemenea, lacurile pot păstra volume mari de gaz metan cu efect de seră, înghețate într-o formă numită hidrați de metan. Dacă straturile de gheață ale Antarcticii s-ar prăbuși, acestea ar expune acești hidrați, inundându-i cu apa de mare pe măsură ce oceanul s-a spălat pe porțiuni ale continentului. Hidrații destabilizați s-ar transforma în bule de gaz metan și ar încălzi atmosfera, au raportat Wadham și colegii săi într-un studiu publicat în Nature în 2012.
Folosind radarul aerian și imagini prin satelit, cercetătorii au localizat peste 400 din aceste așa-numite lacuri subglaciare sub stratul de gheață din Antarctica în ultimii 50 de ani. Dar abia în 2013, o echipă ambițioasă și internațională de cercetători a găurit cu succes o gaură prin aproape o jumătate de milă de gheață până la suprafața unuia dintre aceste lacuri pentru prima dată.
S-au găurit cu succes din nou în 2015 într-o locație din apropiere, ajungând pentru prima dată în zona de împământare a unei foi de gheață. Zona de împământare este o zonă în care o foaie de gheață pierde contactul cu pământul și plutește în mare.
Cercetătorii de sedimente și probe de apă colectate din zona de împământare vor oferi echipei noi perspective asupra stabilității stratului de gheață din Antarctica de Vest și a potențialului acesteia de a crește nivelul global al mării dacă se va prăbuși. Echipa va măsura, de asemenea, activitatea microbiană din aceste sedimente, pentru a înțelege mai bine rolul acestor microbi îngropați în ciclul global al carbonului.
Slawek Tulaczyk, un cercetător la Universitatea din California, Santa Cruz, care a fost unul dintre oamenii de știință de frunte în aceste realizări repere, descrie tensiunea de așteptare a echipamentelor lor în locul lor de foraj în 2013, după mai bine de cinci ani de planificare cu aproximativ 50 de colaboratori internaționali.
Cercetătorii au aranjat echipamentele lor - cântărind cumulativ aproximativ 300.000 de lire sterline - să călătorească în 12 containere de transport pe 800 de mile de gheață pentru a ajunge la subglaciala Lacul Whillans din sud-vestul Antarcticii. Mai slab decât alte lacuri subglaciare, Whillans le-a oferit cercetătorilor o șansă decentă de succes, datorită accesibilității sale relative în comparație cu alte lacuri îngropate sub kilometri de gheață.
Șoferii de camioane au avut nevoie de două săptămâni pentru a transporta echipamentele - unele extrem de delicate - până la locul de foraj. Toți oamenii de știință au putut face a fost să aștepte înapoi la stația de cercetare McMurdo și să ascultați cum apelau operatorii de camioane cu rapoartele lor.
„Am auzit câteva povești de groază”, spune Tulaczyk, explicând că șoferii au sunat să raporteze obiectele rupte și să solicite suplimente de sudură. Din fericire, majoritatea pagubelor au fost izolate la containerele de transport și nu la conținutul acestora.
„Când am intrat, ceea ce se afla în interiorul containerelor a supraviețuit suficient de bine pentru a-l folosi, dar containerele în sine au fost destul de bătute și arătau de parcă au trecut prin multe”, spune Tulaczyk.
Tulaczyk și colegii lor au amenajat ceva numit un burghiu de apă caldă pentru a accesa Lacul Whillans. Pe parcursul a 24 de ore, cercetătorii au plictisit o gaură cu un diametru de un picior prin pomparea apei calde în jos și circularea acesteia, astfel încât, pe măsură ce s-a adâncit, gaura nu s-a înghețat de la sine.
După ce au ajuns cu succes la suprafața lacului, cercetătorii au trimis sonde în orificiu pentru a colecta date și probe. Dar trebuiau să facă acest lucru cu atenție și curat. Dacă și-ar contamina vreun echipament, riscau să colecteze microbi moderni care să le confunde descoperirile și să aducă un habitat altfel curat.
Spre emoția și ușurarea lor, echipa a găsit dovezi ale microbilor care trăiesc în apă, spune Tulaczyk. Au existat momente de-a lungul timpului în care echipa și-a făcut griji că au trecut de ani buni de planificare și au cheltuit milioane de dolari în efortul de a ajunge la un gol fără viață.
Rezultatele lor ajută la susținerea ideii că volume mari de hidrați de metan derivați microbieni ar putea sta sub stratul de gheață din Antarctica. Microbii ar putea produce acest metan prin descompunerea pădurilor străvechi și a altor materiale organice sub gheață, Wadham, Anesio, Tulaczyk și colegii au propus în raportul lor de natură din 2012.
Cercetătorii care studiază găurile de crioconit trebuie să poarte uneori costume pentru a preveni contaminarea probelor microbiene. (Alex Anesio) Folosind estimări bazate pe măsurători din sedimentele colectate sub gheața Groenlandei - un analog comparabil, dar mult mai subțire cu gheața antarctică, echipa a calculat că ar putea exista până la 3, 9 milioane de tone imperiale de metan ascuns sub gheața Antarctică.
Având în vedere puterea metanului ca gaz de seră, aceasta ar putea fi o problemă pentru atmosfera Pământului dacă o mare parte din foaia de gheață s-ar topi. Și, conform estimărilor cercetătorilor de la Universitatea Massachusetts, Amherst și Pennsylvania State University, acest lucru s-ar putea întâmpla până la sfârșitul sec.
Martin Siegert, glaciolog la Imperial College London, a făcut parte din echipa care a descris un lac subglacial pentru prima dată în 1996. El spune că estimările despre cât de mult metan stă sub gheața Antarctică sunt teoretic plauzibile.
Cu toate acestea, cercetătorii ar trebui să măsoare activitatea microbiană în sedimentele umede sub straturile de gheață pentru a-și consolida ipoteza, spune Siegert. „Este destul de simplu, tipul de știință pe care trebuie să-l faci, dificultatea este să cobori acolo și forajul cu apă caldă.”
Chiar dacă estimările prăbușirii gheții până la sfârșitul secolului ar fi corecte, totuși, probabil că va dura mult mai mult decât acela pentru ca efectul hidraților de metan să devină detectabil în atmosferă, spune Alexey Portnov, un cercetător la Arctica Universitatea din Tromsø din Norvegia. Portnov studiază resturile de hidrați de metan expuși la sfârșitul ultimei epoci de gheață în zona arctică, precum și hidrații de metan care se decongelează în prezent din permafrostul arctic. El spune că, chiar dacă hidrații de metan s-au odihnit sub stratul de gheață din Antarctica și au devenit destabilizați și au început să buleze metanul prin apa de mare până la suprafață, ar trebui sute de ani ca aceste rezerve de metan să aibă un impact detectabil asupra climei globale.
„Capacele de gheață se prăbușesc din ce în ce mai repede în ultimii ani”, spune Portnov. „Dar totuși, pentru a obține cantitatea de metan din acei hidrați de gaze pentru a schimba cumva climatul, va dura destul de mult timp.”
Între timp, metanul hidratează decongelarea din permafrost și de-a lungul coamelor subterane de la malul mării eliberează deja acest gaz cu efect de seră în atmosferă, la viteze semnificative, spune Portnov. Plăcile de gheață sunt doar unul dintre numeroasele magazine de metan înghețate care se decongelează.
Următorul pas pentru lucrările subglaciare de hidrat de metan va fi asigurarea mai multor finanțări pentru a porni într-o altă expediție de foraj către un lac mai profund. Eforturile anterioare - cum ar fi efortul multimilionar de a perfora în Lacul Ellsworth în 2012 - au eșuat. Deci, înainte de a încerca să acceseze lacuri mai adânci cu echipamentele existente, cercetătorii și inginerii trebuie să colaboreze pentru a dezvolta noi tehnici pentru proiecte mai profunde.
„Trebuie doar să ajungem acolo și să obținem probele”, spune Wadham. „Aceasta este una dintre provocările din următoarele două decenii.”
Extinderi mari de crioconit - sau praf de gheață - acoperă foaia de gheață din Groenlanda și alte ghețari din întreaga lume, întunecând suprafețele lor și determinându-le să absoarbă căldura soarelui. (Joseph Cook) În timp ce ghețarii și straturile de gheață pot conecta fizic depozite mari de hidrați de metan îngropați sau pot trage dioxidul de carbon din atmosferă prin milioane de găuri mici, impacturile lor ajung mult mai departe decât amprenta lor fizică.
De exemplu, când găurile de crioconit se topește suficient de adânc pentru a scurge fundul unui ghețar, conținutul lor poate ajunge până la ocean, înroșind nutrienții în ecosistemul marin. Acest lucru poate provoca înflorire pe scară largă de alge care ar putea scoate dioxidul de carbon din atmosferă în proporții semnificativ mai mari decât orice ar putea trage în jos microbii din aceste găuri, spune Anesio.
„Acesta ar avea un impact global mult mai puternic, deoarece fixarea carbonului în ocean are un impact extraordinar asupra ciclului global al carbonului”, spune el.
Deși o imagine completă a modului în care microbii ghețari afectează climatul Pământului este la mai mulți ani, Anesio și colegii săi cercetători polari continuă. Abordarea problemelor tehnologice și a mediilor dure înseamnă adesea că descoperirile lor se potrivesc și încep. Dar provocările, atât intelectuale cât și fizice, atrag oamenii de știință către aceste peisaje înghețate.
„Este atât de frumos să fii acolo, este uimitor”, spune Anesio. „Dimensiunile și amploarea lucrurilor sunt atât de mari, râurile și apa și forma gheții. Aștept cu nerăbdare să merg acolo. ”
Cook, de la Universitatea din Sheffield, este de acord. El găsește câmpuri de găuri de crioconit cât poate vedea ochiul ca fiind o imagine destul de izbitoare.
„Privirea în găurile crioconitului este ciudat de frumoasă”, spune Cook. „Este foarte senin și este incredibil să vezi ceva atât de simplu în fața ei, încât generează o complexitate incredibilă a ceea ce se întâmplă. Este un fel de hipnotic.
Gaura de la Lake Whillans, care a necesitat coordonarea între aproximativ 50 de colaboratori din întreaga lume. (JT Thomas)
