קרח אנטארקטי בן שלושה מיליון שנים מראה ירידה בטמפרטורה ללא ירידה דרסטית ב-CO2
חוקרים זיהו כי כדור הארץ עבר התקררות משמעותית לפני שלושה מיליון שנה, אפילו עם ירידה מתונה ברמות גזי החממה. הגילוי התרחש לאחר ניתוח מפורט של דגימות קרח שנלקחו מיבשת אנטארקטיקה. הנתונים החדשים סותרים מודלים קודמים המבוססים רק על משקעים ימיים. המחקר מספק את המדידה הישירה המתועדת המוקדמת ביותר של ההרכב הכימי של האטמוספירה של כדור הארץ, מה שיוצר תקדים חדש למדעי האקלים.
התוצאות המפורטות הן חלק משני מאמרים מדעיים שפורסמו בכתב העת Nature. העבודה כללה מומחים ממרכז חקר הקרח הוותיק, יוזמה הקשורה לאוניברסיטת אורגון סטייט. הדגימות נאספו באזור המכונה אלן הילס, הממוקם על שפת הקרח של מזרח אנטארקטיקה. החומר אפשר למדענים לצפות בתקופה גיאולוגית שבה הטמפרטורות העולמיות היו גבוהות במידה ניכרת מהיום.
בועות אוויר משומרות חושפות את הרכב האטמוספירה העתיקה
הדינמיקה של משטח הקרח של אלן הילס גורמת לעיוותים פיזיים במבנה הקפוא. תנועה מתמדת זו מקרבת אל פני השטח בלוקים מתקופות גיאולוגיות שונות, ושוברת את רצף ההצטברות הליניארי המסורתי. בועות אוויר קטנות נלכדות בתוך מבנים אלה במהלך תהליך ההקפאה. החומר מתפקד כקפסולת זמן שלמה.
ג’וליה מרקס-פיטרסון, חוקרת מאוניברסיטת אורגון סטייט, הובילה את החלק הראשון של החקירה המדעית. את השלב השני ריכזה שרה שקלטון, פרופסור במכון האוקיאנוגרפי של Woods Hole. הצוות השתמש בטכניקות מיצוי מתקדמות כדי לגשת לגזים הכלואים מבלי לזהם את הדגימות המקוריות.
תיעוד ישיר של גזי חממה הגיע למגבלה מקסימלית של 800 אלף שנים עד לפרסום סקר זה. אד ברוק, מנהל מרכז המחקר, הסביר כי המתודולוגיה החדשה מרחיבה באופן דרמטי את היכולת לצפות באקלים בעבר. מימון מהקרן הלאומית למדע של ארצות הברית איפשר משלחות לשטח אנטארקטיקה.
התקררות האוקיינוס הגיעה עד שתיים וחצי מעלות בתקופה
מדידת טמפרטורת האוקיינוס דרשה ניתוח של גזים אצילים הכלולים בבועות עתיקות. אינדיקטורים מצביעים על כך שהמים העולמיים התקררו בין 2 ל-2.5 מעלות צלזיוס במהלך המעבר האקלימי. הירידה התרמית התרחשה בפתאומיות בתחילת התקופה המנותחת. התופעה עולה בקנה אחד בדיוק עם היווצרותן של כיפות הקרח הגדולות הראשונות בקוטב בחצי הכדור הצפוני.
מי השטח שמרו על קצב התקררות הדרגתי עד לפני כמיליון שנים. אוקיאנוגרפים מאמינים ששינויים בחילופי החום בין זרמים עמוקים לפני השטח השפיעו על דפוס מתמשך זה. שיטות מחקר קודמות הצליחו להעריך רק אזורים ימיים מבודדים. הגישה החדשה מספקת תמונה גלובלית אחידה של התנהגות האוקיינוס.
כוכב הלכת חווה את תקופת הפליוקן לפני הירידה הנרחבת הזו בטמפרטורות העולמיות. עדויות מאובנים מאשרות את קיומם של יערות צפופים באזורים המכוסים כעת בשלג, כמו אלסקה וגרינלנד. פני הים פעלו גם ברמות גבוהות בהרבה מהשיאים העכשוויים. קווי חוף עתיקים שזוהו בחוף המזרחי של צפון אמריקה מעידים על הנפח הגדול יותר של מים נוזליים באוקיינוסים באותה תקופה.
רמות גזי החממה סותרות את ההערכות הקודמות
פחמן דו חמצני נשאר מתחת לרף 300 חלקים למיליון במשך רוב הטווח הנחקר. המדד הגיע לכ-250 עמודים לדקה לפני 2.7 מיליון שנים, כשהוא סובל מירידה של 20 עמודים לדקה בלבד במהלך מיליון השנים הבאות. מתאן הראה יציבות מתמשכת בטווח של 500 חלקים למיליארד. המספרים הנוכחיים מדגישים מציאות אטמוספרית שונה לחלוטין. המינהל הלאומי לאוקיאנוס והאטמוספירה רשם בשנה שעברה ממוצעים של 425 ppm עבור CO2 ו-1,935 ppb עבור מתאן.
מדידות ישירות שנלקחו מהקרח חשפו פגם בהערכות ישנות המבוססות על משקעי אוקיינוס. מודלים קודמים הציעו ריכוזים גבוהים בהרבה של פחמן באטמוספירת הפליוקן. אי ההתאמה הטכנית מחזקת את הצורך לחפש רשומות פיזיות ישירות כדי לכייל מערכות הקרנת אקלים.
- בועות אוויר מספקות את ההרכב הכימי המדויק של האטמוספירה ללא הפרעות חיצוניות.
- ריכוז הגזים האצילים פועל כמדחום מדויק למימי האוקיינוס.
- התקררות כדור הארץ התרחשה ללא תלות בירידה החדה בפחמן דו חמצני.
- הצלבת נתוני קרחונים עם תיעוד מאובנים מאמתת תגליות על הפליוקן.
גורמים נוספים מסבירים שינויים באקלים של כדור הארץ
היעדר מתאם ישיר בין הירידה בפחמן לקירור עולמי הפנה מחדש את מוקד החקירה. רפלקטיביות של פני כדור הארץ מילאה תפקיד מכריע בשינוי הטמפרטורה. התרחבות השטחים המכוסים בקרח הגדילה את כמות קרינת השמש המוחזרת לחלל. שינויים בהתפלגות הצמחייה היבשתית שינו גם את ספיגת החום.
הדינמיקה של זרימת האוקיינוסים פעלה בשילוב עם שינויים על פני השטח. מדענים מדגישים כי גזי חממה מייצגים רק חלק אחד ממנגנון האקלים המורכב של כדור הארץ. מיפוי האינטראקציות העתיקות הללו עוזר להבין כיצד מרכיבים טבעיים שונים מגיבים תחת לחץ חום.
משלחות חדשות מחפשות דגימות בנות שישה מיליון שנים
ההצלחה בקידוח באלן הילס הגבירה את התכנון של משימות חקירה חדשות. גליציולוגים זיהו תצורות קרח עתיקות יותר הלכודות בבסיס ליבות סלע עמוקות. הצוות הטכני כבר החל בניתוח ראשוני של החומר החדש שהתגלה. שיפור ציוד החילוץ מאפשר גישה לשכבות שבעבר נחשבו בלתי ניתנות להשגה.
תוכנית אנטארקטיקה של ארצות הברית מספקת את כל התשתית הלוגיסטית הדרושה לעבודת שטח בתנאי מזג אוויר קיצוניים. החומר שנאסף עובר בקירור קפדני למתקן ליבת הקרח, הממוקם בעיר דנבר, במדינת קולורדו. האוסף הפיזי נשאר תחת אוצר מיוחד כדי להבטיח את שלמות הדגימות במשך עשרות שנים. המטרה המרכזית של הקמפיינים המדעיים הבאים כרוכה באיתור והפקת קרח עד גיל שישה מיליון שנים.
