Antarktyda kojarzy się tylko z lodem. Ale wbrew pozorom nie jest ogromną pływającą krą. Pod grubą, bo mającą miejscami około 4 km, warstwą lodu jest grunt. Nie płaski, ale zróżnicowany, tak jak na innych kontynentach. Coraz doskonalsze techniki pozwalają zobaczyć to, co dla oka ludzkiego jest niewidoczne.

Podróż do wnętrza lodu

W jednym z ostatnich numerów czasopisma naukowego „Nature Geoscience” grupa brytyjskich naukowców z projektu BAS (British Antarctic Survey) opublikowała pracę, z której wynika, że około 2200 lat temu pod antarktycznym lodem wybuchł wulkan. Eksplozja była tak potężna, że wyrwała w grubej pokrywie lodowej dziurę.

Na zewnątrz, na wysokość około 12 km, buchały kłęby pary i wylatywał popiół oraz odłamki skalne. Taki scenariusz wydarzeń potwierdzają nie tylko lotnicze zdjęcia radarowe (widać na nich podlodowy obszar zalany lawą), ale także badania rdzeni lodowych w innych częściach antarktycznego kontynentu.

Badanie rdzeni lodowych to tak jak zaglądanie wstecz. Począwszy od składu chemicznego i izotopowego uwięzionych w lodzie bąbelków powietrza, a skończywszy na pyłkach roślin czy popiołach wulkanicznych naniesionych przez wiatr. To wszystko można dzisiaj zrekonstruować i zbadać. Ocenia się, że na ziemskich biegunach może być więcej niż 100 tys. rozróżnialnych warstw lodu.

Im głębiej naukowcom uda się dowiercić, w tym dalszą przeszłość zaglądają. Najstarsze dane uzyskane w ten sposób pochodzą sprzed 800 tys. lat. Badania rdzeni potwierdziły, że około 2200 lat temu na powierzchnię lodu posypał się wulkaniczny popiół i duże ilości związków siarki.

– Popiół i siarka wraz z parą wodną wyleciały w powietrze. Ciężki popiół opadał szybciej, zasypując obszar wokół miejsca wybuchu. Związki siarki opadały na lód na powierzchni praktycznie całego kontynentu – opowiadał David Vaughan, naukowiec wchodzący w skład grupy badawczej. Z badań radarowych wynika, ze stożek podlodowego wulkanu ma wysokość około 1000 metrów.

Wiatr z przeszłości

Wulkan, który znajduje się na zachodnim krańcu kontynentu, nie jest jedynym wzniesieniem pod lodami Antarktydy. Nie jest nawet największym wzniesieniem. Na wschodnim krańcu kontynentu znajduje się potężne pasmo Gór Gamburtsewa. Rozciąga się na długości ponad 1200 km, a najwyższy szczyt ma wysokość 3400 metrów. To także najwyższy szczyt Antarktydy. Masyw można porównać do Alp, z tą różnicą, że Alpy wznoszą się ponad swoje otoczenie, a Góry Gamburtsewa nie wystają ponad powierzchnię lodu. Ich najwyższy wierzchołek znajduje się 600 metrów pod lodem.

Fakt istnienia podlodowego masywu jest naukowcom znany od dawna. Teraz badacze chcą przyjrzeć mu się jeszcze dokładniej. Najnowsze analizy wskazują, że to właśnie na zboczach najwyższych szczytów Gór Gamburtsewa 30 milionów lat temu zaczął powstawać lodowiec, który dzisiaj skuwa Antarktydę.

Badania tego miejsca są bezcenne nie tylko dla geologów, ale także dla klimatologów. Grupa badawcza Ryana Baya, fizyka z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley, opracowała metodę rekonstrukcji siły wiatru, jaki hulał nad Antarktydą. Chodzi o wichurę sprzed dziesiątek tysięcy lat. Wtedy, gdy na kontynencie europejskim nie mieszkali jeszcze ludzie.

Naukowcy posłużyli się wywierconymi w ramach innego projektu badawczego kominami w głąb lodu. Odwiertów było 80, a ich głębokość wahała się od 1,5 do 2,5 km. Do każdego z otworów spuścili urządzenie, które badało rozmieszczenie pyłków nanoszonych przez wiejący w dalekiej przeszłości wiatr. Po zebraniu danych z większego obszaru, porównywano grubość poszczególnych naniesionych warstw. Różnice w ich grubości są uzależnione od ukształtowania nawierzchni śniegu, po jakim pył był rozwiewany. Owo ukształtowanie zależy od siły wiatru występującego w danym okresie.

Wyniki tych analiz dla klimatologów czy paleoklimatologów (naukowców, którzy zajmują się klimatem w zamierzchłej przeszłości) są niezwykle cenne. Pewną wadą jest to, że siła wiatru może być podawana tylko w wartościach względnych. Co to znaczy? Naukowcy nie mogą powiedzieć, że 50 tys. lat temu w konkretnym miejscu Antarktydy wiatr wiał z prędkością np. 30 km/h. Mogą jedynie powiedzieć, że wichura była 3 razy silniejsza niż w tym samym miejscu 1000 lat wcześniej. Badaczom z Uniwersytetu w Berkeley udało się zrekonstruować siłę wiatru wiejącego nad Antarktydą od 30 do 70 tys. lat temu.

Gdy lód się topi

Inne grupy badawcze prowadzą analizy tego, co znajduje się pod lodami Grenlandii. Tutaj badania są prostsze niż na Antarktydzie, bo warstwa lodu nie przekracza dwóch kilometrów, a obszar Grenlandii jest znacznie mniejszy od bieguna południowego. Naukowcy z Uniwersytetu Stanowego Ohio w USA opracowują dokładną mapę Grenlandii. Także tej części wyspy, która przykryta jest lodem. Choć wiedzą, czego mogą się tam spodziewać, konieczne są dokładniejsze analizy. Dotychczas przebadanie całej wyspy było niezwykle trudne, bo zawieszony pod awionetką radar (to z niego pochodzą zdjęcia ukształtowania gruntu pod lodem) miał bardzo mały kąt widzenia.

W efekcie trzeba było wykonać niezwykle dużo lotów i zebrać wiele zdjęć, żeby wykonać mapy znacznego obszaru wyspy. Dzisiaj naukowcy dysponują radarami „widzącymi” znacznie większy obszar. Taki radar to GISMO (Global Ice Sheet Mapping Orbiter), który, poruszając się na wysokości około 2000 metrów nad powierzchnią badanego terenu, rejestruje dane z pasa o szerokości ponad 1,5 km. Jak wygląda Grenlandia bez śniegu i lodu? Z badań, jakie już dzisiaj są dostępne, wynika, że wyspa powinna być krainą górzystą, tak jak sąsiadujące z nią północno-wschodnie terytoria Kanady.

W badaniach podlodowego krajobrazu nie chodzi tylko o odkrycie tego, co zakryte lodem. Te badania są bardzo istotne także z praktycznego punktu widzenia. Ocieplający się klimat oznacza topnienie warstw lodu na biegunach. Inaczej będą się zachowywały ogromne bloki zamarzniętej wody, gdy leżą na płaskim terenie, a inaczej, gdy są osadzone na stromym wzniesieniu.

W tym drugim przypadku można się spodziewać, że z powodu podwyższającej się wokół temperatury, w pewnym momencie ześlizgną się ze skał, na których są osadzone. Badając topografię i strukturę gruntu pod lodem, naukowcy mogą próbować przewidzieć, jak będą się w przyszłości zachowywały duże masy lodu. W którą stronę się ześlizgną i jaka może być prędkość tego ruchu. A można się spodziewać, że dynamika ruchu bloków lodu będzie coraz większa. Dotyczy to zarówno bieguna południowego, czyli Antarktydy, jak i Grenlandii.



Gość Niedzielny 06/2008