Rysunek 1. Odwierty geologiczne sięgające głęboko pod pokrywę lodowcową Grenlandii dostarczyły dowodów na to, że wyspa była prawie zupełnie pozbawiona lodu przez długi okres czasu, na [przestrzeni ostatniego miliona lat. Na zdjęciu: góry lodowe oderwane od lodowca Allison, dryfują w pobliżu Kullorsuaq w zachodniej Grenlandii. Zdjęcie: Margie Turrin/Lamont-Doherty Earth Observatory
Próbka skały macierzystej, pobrana z odwiertu geologicznego sięgającego prawie trzy kilometry pod najwyżej położoną partią grenlandzkiej pokrywy lodowcowej, dostarczyła naukowcom dowodów na to, że w ciągu ostatniego miliona lat lądolód grenlandzki przez długie okresy czasu zanikał prawie zupełnie. Odkrycie to obaliło pogląd, jakoby lądolód Grenlandii w bliskiej przeszłości geologicznej był całkiem stabilny. Ponadto wyniki badań wskazują na to, że globalne ocieplenie może mieć większy i rosnący udział w zjawisku ubywania lodu grenlandzkiego, niż pierwotnie sądzono. Z kolei ubytek lodu może być przyczyną szybkiego wzrostu światowego poziomu morza. Wyniki badań opublikowano w niedawno w prestiżowym magazynie naukowym Nature.
Wyniki badań opierają się na, być może najbardziej wyjątkowej w skali Ziemi, próbce geologicznej: jedynym wycinku skały macierzystej, pobranym spod lodowca ponad dwadzieścia lat temu. Autorzy badań stwierdzili, że izotopy pierwiastków obecne w próbce wskazują na to, iż powierzchnia skały na przestrzeni minionych 1,4 miliona lat podlegała ekspozycji, zalegając „pod gołym niebem”, przez okres co najmniej 280 000 lat. Powód tego zjawiska był naturalny, prawdopodobnie związany z cyklicznymi naturalnymi zmianami klimatu, które były źródłem naprzemiennych powrotów i zaników epok lodowcowych. Według najbardziej zachowawczej interpretacji otrzymanych wyników badania, w przeszłości mógł mieć miejsce tylko jeden okres bez lodu na tym obszarze, którego koniec nastąpił 1,1 miliona lat temu. Jednak, co jest bardziej prawdopodobne, lód zanikał wielokrotnie na krótsze okresy czasu i w bliższej przeszłości.
Na Grenlandii zalega około 2 851 tys. km3 lodu – wystarczająco dużo na to, aby po całkowitym stopnieniu podnieść poziom mórz o 7 metrów.
Warto w tym miejscu zaznaczyć, że na portalu „Nauka o klimacie” dostępne są wyjaśnienia obiegowych nieporozumień i mitów dotyczących Grenlandii, między innymi o tym, że była ona „zieloną wyspą” w czasach historycznych, za czasów Eryka Rudego (ur. ok. 950, zm. ok. 1003) Grenlandia była zielona. Niektóre obszary na obrzeżach Grenlandii mogły być bardziej zielone niż obecnie, ale było to zjawisko lokalne i tymczasowe. Gdyby Grenlandia była „zieloną wyspą”, poziom wody w oceanach byłby wyższy o 7 metrów (w czasach historycznych), co nie miało miejsca. Warto też zauważyć, że mit „za czasów Eryka Rudego Grenlandia była zielona” stoi w sprzeczności z często podnoszonym argumentem, że „lądolód Grenlandii się nie rozpadnie ”, bo obecne zachowanie grenlandzkiego lodu świadczy o jego dużej wrażliwości na zmiany klimatu.
„Niestety, z badań wynika, że lód grenlandzki wygląda na bardzo niestabilny”, mówi szef projektu Joerg Schaefer, paleoklimatolog z Lamont-Doherty Earth Observatory na Uniwersytecie Columbia. „Jeśli lód zanikał w okresach oddziaływań naturalnych, to możemy go utracić ponownie”. W rezultacie obecnego globalnego ocieplenia, tempo utraty lodu na Grenlandii wzrosło mniej więcej dwukrotnie w latach 1990-tych, a w ciągu minionych czterech lat, według niektórych oszacowań, stopniało więcej niż bilion ton lodu (1000 km3).
Nikt dokładnie nie wie, co ostatecznie spowoduje załamanie się sytuacji lądolodu na Grenlandii, ani kiedy to nastąpi. Według niektórych modeli przewiduje się, że lód stopnieje częściowo lub zupełnie w ciągu kolejnych 2500 do 10 000 lat, w zależności od ilości gazów cieplarnianych wprowadzonych przez nas do atmosfery. Uważa się, że jak dotąd, ubytek lodu grenlandzkiego odpowiada za jedną czwartą dotychczasowego wzrostu poziomu mórz, którego obecne tempo wynosi około 3 mm rocznie, jednak istnieje ryzyko, że nastąpi przyspieszenie tempa tego wzrostu. Prognozy wzrostu poziomu mórz opracowane na okres bieżącego stulecia wahają się w granicach 0,9-1,2 metra, ale w wielu z tych prognoz, włączając w to prognozę IPCC, nie uwzględnia się topnienia lodu grenlandzkiego. Są też prognozy mówiące o możliwości znacznie większego podniesienia się poziomu mórz.
Współautor amerykańskich badań, Richard Alley, glacjolog z Uniwersytetu Stanowego Pensylwania, stwierdzi, że w opisie wyników badań „nie powiedziano, że jutro lądolód Grenlandii miał zapaść się do oceanu. Przesłaniem badania jest to, że jeśli nadal będziemy ogrzewać planetę tak, jak robimy to do tej pory, to przyczynimy się mocno do znacznego wzrostu poziomu mórz, co może potrwać przez stulecia, a nawet tysiąclecia”.
Próbkę rdzeniową ze skały macierzystej pobrała w lipcu 1993 amerykańska ekipa badawcza pracująca w południowo-wschodniej części Grenlandii, w najwyżej położonej części lodowca. Wykonanie otworu o głębokości 3056 metrów zajęło ekipie pięć sezonów letnich. Otwór przeciął lód i warstwy osadów pod nim. Następnie pogłębiono go o kolejne 1,55 metra w głąb skalnego podłoża macierzystego. Od tamtej pory rdzenie lodowe wykorzystano w licznych ważnych pracach badawczych w zakresie paleoklimatologii.
Badacze już wcześniej próbowali analizować próbkę pobranej spod lodowca skały macierzystej, ale dopiero w ubiegłym roku pojawiły się techniki laboratoryjne wystarczająco dokładne na to, aby móc pozyskać wymagane informacje. Poinformował o tym Robert Finkel, naukowiec z University of California w Berkeley, doświadczony, wysokiej klasy specjalista z Lamont, uczestniczący w prowadzeniu wierceń w lodowcu.
Wewnątrz skały naukowcy odkryli ślady radioaktywnych izotopów radioaktywnego 10Be i 26Al, czyli izotopy powstające w wyniku zderzeń z drobnymi cząstkami pochodzenia kosmicznego, które bezustannie bombardują naszą planetę. Izotopy te mają znany okres połowicznego rozpadu, a ponieważ nie mogłyby one powstawać w skale przykrytej lodem, więc ich ilość można powiązać z długością okresu czasu, przez jaki skały były wyeksponowane na działanie promieni kosmicznych, czyli pozostawały odsłonięte. Autorzy modeli zgadzają się z tym, że rejon pochodzenia pobranego rdzenia mógł być jednym z ostatnich, na których doszło do topnienia lodu, gdy zanikała pokrywa lodowa na wyspie. Autorzy wysnuli stąd wniosek, że ówczesny obszar pokrywy lodowej musiał stanowić mniej niż 10% obecnej jego powierzchni, w czasach, gdy miejsce pobrania próbek było odsłonięte.
Rysunek 2. Naukowcy wykonali otwór badawczy o głębokości około trzech kilometrów poprzez pokrywę lodową, w najwyżej położonym punkcie lodowca Grenlandii (biała kropka), aż do skały macierzystej (rodzimej) pod lodem i osadem. Izotopy odkryte w skale wskazują na to, że zarówno to miejsce, jak i większość obszaru Grenlandii, w nieodległej przeszłości geologicznej były prawie zupełnie wolne od lodu (prawa ilustracja). Ilustracja Schaefer i in., 2016
Pytanie o to, na ile stabilny był lądolód grenlandzki w niedawnej przeszłości geologicznej, budziło liczne kontrowersje. O ile niektóre nowe badania dostarczają dowodów na to, że lód był zasadniczo niezmienny, istnieją również dowody na jego zanikanie w bardziej odległej przeszłości, a kilka prac badawczych sugeruje, że zanikał także w różnym stopniu w rozmaitych okresach nie tak odległych w czasie geologicznym.
Badania morskich osadów dennych z różnych okolic Grenlandii pozwoliły odkryć resztki pyłków roślinnych i innych materiałów, na podstawie których określono, że podczas szczególnie długiego interglacjału MIS-11 (425-375 tys. lat temu) lądolód Grenlandii zanikł w znacznym stopniu i nastąpiło wtedy odsłonięcie południowej część wyspy. Badania rdzenia lodowego z południowej Grenlandii wykazały, że w miejscu badania rosły olchy, świerki, sosny i cisy, a w lesie spotkać można było m.in. owady, motyle i pająki. Temperatura na Grenlandii musiała więc w lecie wynosić ok. 10°C, a zimą nie spadać poniżej -17°C – czyli było tam znacznie cieplej, niż obecnie.
Z kolei inne badania sugerują, że powierzchnia pokryta lodem uległa znacznej redukcji podczas ostatniego cyklu ociepleniowego, około 120 000 lat temu, wskutek czego poziom mórz był wtedy wyższy o 3,5 do 6 metrów.
Jednak te badania nie dostarczają wystarczająco klarownego obrazu o tym, jak długo trwały te epizody geologiczne, a ponadto konkluzje oparto na mniej bezpośrednich dowodach. „Tutaj nie ma wątpliwości – ponieważ przebadaliśmy bezpośrednio samą powierzchnię skały, w kontekście: Czy był wtedy na niej lód, czy nie było?”, mówi Finkel.
Jeff Severinghaus, paleoklimatolog z instytutu Scripps Institution of Oceanography, który uczestniczył w badaniach, nazwał uzyskane dowody „bardzo bezpośrednimi i bezdyskusyjnymi”, podkreśla też, że praca badawcza „zaprzecza niektórym dominującym poglądom na temat stabilności pokrywy lodowej, w obliczu ocieplenia antropogenicznego. Możemy odrzucić niektóre z najłagodniejszych prognoz odnośnie wzrostu poziomu mórz, ponieważ modele stanowiące ich podstawy zakładały stałość pokrywy lodowej na przestrzeni minionego miliona lat”.
Naukowcy od dawna dyskutowali o tym to, czy jakieś potencjalne siły mogły ‘popchnąć’ lody Grenlandii w kierunku szybkiego zaniku. Mogło to obejmować przenikanie wody powierzchniowej w taki sposób, że stawała się ona smarem dla przydennej warstwy lodowca, lub że powodem szybszego zaniku lodu było intensywne przemieszczanie się mas lodu, z których odłamywały się góry lodowe wpadające do oceanu. „Praca badawcza pokazuje, że pomijamy coś bardzo istotnego, co dotyczy sposobu, w jaki zachowuje się cały system i musimy szybko dowiedzieć się, co to takiego”.
Skoro do stopienia lądolodu Grenlandii południowej i pojawienia się tam lasów w przeszłości geologicznej wystarczały sterujące cyklem epok lodowcowych i interglacjałów zmiany nasłonecznienia podczas okresów międzylodowcowych, oznacza to wysoką czułość lądolodu na wzrost temperatury. Z punktu widzenia obecnej zmiany klimatu jest to sygnał ostrzegawczy, szczególnie pod kątem wzrostu poziomu oceanów (Vernal i Hillaire-Marcel 2008).
Podczas, gdy przed laty pobranie próbki rdzeniowej ze skały macierzystej zajęło pięć sezonów letnich, a potem kolejne dwadzieścia lat były potrzebne po to, aby rozwój technik laboratoryjnych umożliwił wykonanie odpowiednich pomiarów, to teraz dalsze badania mogą nabrać tempa. Konsorcjum amerykańskich uczonych zaprojektowało nowy typ wiertnicy, umożliwiającej wykonywanie znacznie szybszych odwiertów i zaprojektowaną bardziej w kierunku pozyskiwania rdzeni skalnych, niż lodowych. Urządzenie może pobrać sześć próbek rocznie na Grenlandii lub w Antarktyce, powiedział Severinghaus, który uczestniczył w projektowaniu. Zadanie nie zostało jeszcze ukończone, przeszkodę stanowi brak funduszy, które prawdopodobnie będą wymagały uzupełnienia przez rząd USA. A z tym może być problem…
Michał Pyka, na podst. Kevin Krajick; Most of Greenland Ice Melted to Bedrock in Recent Geologic Past, Study Says, Mit: Za czasów Eryka Rudego Grenlandia była zielona
