Wiercili w lodzie Antarktydy i znaleźli dowód na to, że kiedyś było tam ciepłe morze

Odwiert 700 kilometrów od cywilizacji

Podczas gdy w Polsce upał zagania ludzi do cienia, na drugim końcu świata trwał odwiert, który miał odpowiedzieć na pytanie zupełnie odwrotne: jak bardzo cieplej musi zrobić się na Ziemi, żeby zachodnia Antarktyda straciła swój lód. Miejsce wiercenia, wzniesienie Crary Ice Rise na skraju Lodowca Szelfowego Rossa, leży w jednym z najbardziej odludnych zakątków planety. Najbliższa stała baza badawcza jest oddalona o ponad 700 kilometrów, a sprzęt trzeba było przewieźć traktorami po lodzie na dystansie sięgającym tysiąca kilometrów.

Ekipa liczyła 29 osób: naukowców, inżynierów i specjalistów polarnych. Przez blisko dziesięć tygodni mieszkali w namiotach rozstawionych wprost na lodowej pokrywie, pracując na zmiany przy temperaturach, które w tym rejonie potrafią zaskoczyć nawet doświadczonych polarników. Ekspedycja była już trzecim podejściem zespołu do tego samego miejsca, bo poprzednie próby kończyły się na etapie logistyki i pogody, zanim wiertło w ogóle dotarło do skały.

Jak przewiercić pół kilometra lodu, żeby dotrzeć do skały

Standardowe wiertło na nic by się tu nie zdało. Zespół najpierw musiał przetopić drogę przez lód, zanim mógł zacząć właściwe wiercenie w skale pod spodem. Do tego posłużyła technika wiercenia gorącą wodą: śnieg topiono, podgrzewano w bojlerach do około 75 stopni Celsjusza i pompowano pod ciśnieniem przez dyszę, która powoli przepalała się w dół przez lód, warstwa po warstwie.

Dopiero gdy otwór sięgnął przez 523 metry lodu, do akcji wchodziło właściwe urządzenie wiertnicze, które wgryzało się w skałę pod lodowcem. Efekt: 228-metrowy rdzeń osadowy, najdłuższy, jaki kiedykolwiek wydobyto spod pokrywy lodowej. Dla porównania, wcześniejsze próby w podobnych warunkach kończyły się na próbkach krótszych niż 10 metrów. To nie jest drobna poprawa rekordu, to skok o rząd wielkości, który daje naukowcom zupełnie nowy rodzaj dowodu. Ci, których fascynuje sama logistyka i technika sięgania w głąb ziemi, znajdą podobny klimat w historii o projekcie Mohole, gdzie Amerykanie próbowali przewiercić dno oceanu z pokładu statku.

Muszle i algi tam, gdzie dziś jest tylko lód

Najważniejsze w tej historii nie jest samo wiercenie, tylko to, co znaleziono w najniższych warstwach rdzenia. W osadach sprzed około 23 milionów lat naukowcy natrafili na szczątki alg i drobnych organizmów morskich, które do życia potrzebują światła słonecznego i stosunkowo ciepłej wody. To gatunki, które nie miały prawa bytu pod kilometrową pokrywą lodu.

Jak tłumaczy dr Molly Patterson z Binghamton University, współprzewodnicząca naukowa projektu SWAIS2C, warstwy bogate w żwir i kamienie świadczą o okresach, gdy lód pokrywał ten teren tak jak dziś, natomiast muł i muszle wskazują na zupełnie inny obraz – otwarty ocean. Innymi słowy: w miejscu, gdzie dziś stoi obóz namiotowy otoczony lodem po horyzont, kiedyś pluskało otwarte, ciepłe morze.

To coś więcej niż ciekawostka geologiczna. Dotychczasowe modele klimatyczne opierały się głównie na danych z brzegów lądolodu i z otwartych wód. Dotąd prognozy dotyczące reakcji pokrywy lodowej opierały się głównie na obserwacjach satelitarnych i zapisach geologicznych zebranych obok lodowca, pod szelfami lodowymi, w morskim lodzie i na otwartym Morzu Rossa, a nowy rdzeń, wydobyty w ramach projektu SWAIS2C przy Crary Ice Rise, po raz pierwszy dostarcza bezpośredniego dowodu z samego wnętrza pokrywy lodowej.

Po co to komu: próg 2 stopni i metry wzrostu mórz

Nazwa projektu, SWAIS2C, rozwija się jako Sensitivity of the West Antarctic Ice Sheet to 2 Degrees Celsius of Warming, czyli wrażliwość zachodniej pokrywy lodowej Antarktydy na ocieplenie o 2 stopnie Celsjusza. To nie przypadek, że akurat ta liczba: 2 stopnie Celsjusza to próg, który międzynarodowe porozumienia klimatyczne traktują jako granicę bezpieczeństwa. Problem w tym, że do tej pory nikt nie miał pewności, jak dokładnie lądolód zachowa się, gdy tę granicę przekroczymy albo przekroczyliśmy w przeszłości geologicznej.

Stawka jest konkretna i policzalna. Gdyby zachodnia pokrywa lodowa Antarktydy stopniała całkowicie, globalny poziom mórz podniósłby się od czterech do pięciu metrów. To scenariusz odległy, ale nie abstrakcyjny: dane satelitarne z ostatnich dekad pokazują, że lądolód traci masę coraz szybciej. Rdzeń z Crary Ice Rise ma pomóc odpowiedzieć na pytanie, którego żaden model komputerowy nie rozstrzygnie samodzielnie: ile ciepła trzeba, żeby historia sprzed 23 milionów lat powtórzyła się, tyle że w znacznie krótszym czasie niż geologiczny.

Rdzeń trafił już drogą morską do Nowej Zelandii, skąd próbki rozjadą się do laboratoriów w kilku krajach, w tym do laboratorium izotopowego Imperial College London, na dalsze, bardziej precyzyjne analizy. Wyniki tych badań będą spływać przez kolejne miesiące, ale już teraz jasne jest jedno: ten kawałek zamarzniętego błota to jeden z najcenniejszych zapisów klimatycznych, jakie kiedykolwiek wydobyto spod lodu.

Co ta historia mówi o cieple ukrytym pod ziemią

Jest coś ujmującego w tym, że najzimniejszy kontynent na Ziemi okazuje się skarbnicą dowodów na dawne ciepło. Ziemia, tak samo jak lód Antarktydy, potrafi magazynować w sobie ślady zupełnie innych warunków niż te na powierzchni. Nie trzeba jechać na koniec świata, żeby się o tym przekonać: wystarczy zejść kilkanaście metrów pod grunt w Polsce, gdzie temperatura przez cały rok utrzymuje się na podobnym, stabilnym poziomie, zupełnie niezależnie od tego, czy na powierzchni jest lipcowy upał, czy styczniowy mróz. O tym, dlaczego tak się dzieje, pisaliśmy przy okazji pytania, dlaczego pod ziemią jest chłodno w upalne lato.

Odwierty badawcze i te wykonywane pod gruntowe pompy ciepła dzieli skala, ale łączy zasada: obie sięgają w głąb ziemi po informację albo po energię, których na powierzchni po prostu nie widać. Naukowcy z SWAIS2C szukali dowodu sprzed milionów lat. Instalatorzy pomp ciepła szukają stabilnej temperatury gruntu, która latem pozwala się chłodzić, a zimą ogrzewać dom bez spalania paliw. Kto zastanawia się, jak wygląda taki proces od podszewki, znajdzie konkretne przykłady w zestawieniu zrealizowanych instalacji gruntowych pomp ciepła.

Lato to zresztą dobry moment, żeby o takich odwiertach pomyśleć praktycznie, a nie tylko z ciekawości. Prace wiertnicze idą sprawniej, gdy grunt nie jest zamarznięty, a wykonawcy mają jeszcze wolne terminy przed jesiennym szczytem sezonu grzewczego. Orientacyjny koszt takiej inwestycji, zależny od głębokości odwiertu i wielkości budynku, można sprawdzić w kalkulatorze wyceny gruntowej pompy ciepła. Więcej o tym, dlaczego warto się teraz spieszyć, piszemy w tekście o ostatnim dzwonku na odwierty przed sezonem grzewczym.

Źródła: Imperial College London: Imperial researchers help unlock Antarctica's deep past, Smithsonian Magazine: Researchers Retrieve the Deepest-Ever Rock Core From Beneath Antarctica's Ice, ETH Zurich: Record-breaking sediment core may help predict Antarctic ice loss, EurekAlert: Record-breaking sediment core may help predict Antarctic ice loss, Polar Journal: Record Core Brings New Insights into West Antarctica