Drie grote ijskappen worden nauwlettend in de gaten gehouden door wetenschappers naarmate de wereldwijde temperatuur stijgt, gletsjers smelten en de zeespiegel stijgt. Van de drie, de Oost-Antarctische ijskap levert de grootste potentiële bijdrage aan de zeespiegelstijging.

Maar pogingen om de rol van Oost-Antarctica in de toekomstige zeespiegelstijging te voorspellen, werden gehinderd door een gebrek aan gegevens over de reactie van de ijskap op opwarmingsperioden in het verleden. De geologische geschiedenis van de enorme ijskap - bevroren zowel boven als op veel plaatsen, onder het oppervlak van de oceaan - is moeilijk te lokaliseren.

Met behulp van ultragevoelige analytische metingen die hebben geholpen om de geschiedenis van andere ijskappen te onthullen, een team van onderzoekers heeft ontdekt dat de Oost-Antarctische ijskap zich tijdens het warme Plioceen niet significant terugtrok over land, ongeveer 5,3 tot 2,6 miljoen jaar geleden, toen de atmosferische kooldioxideconcentraties vergelijkbaar waren met de huidige niveaus, een team van wetenschappers meldt vandaag in het tijdschrift Natuur .

De bevindingen suggereren dat wat ijs op het zuidelijke continent stabiel zou kunnen zijn in een opwarmend klimaat, maar geef niet aan dat Antarctica op de een of andere manier de impact van klimaatverandering kan tegenhouden, waarschuwen de onderzoekers. Door de aanhoudende emissies zullen de CO2-niveaus in de atmosfeer binnenkort de benchmark overtreffen die tijdens het Plioceen is vastgesteld, de laatste keer dat de aarde kooldioxideniveaus ervoer van meer dan 400 delen per miljoen.

De studie concentreerde zich op terrestrisch ijs, het deel van de ijskap dat zich boven de oceaan bevindt en voldoende water vasthoudt om meer dan 110 voet zeespiegelstijging te verklaren, waar de ijskap zou smelten als reactie op de stijgende luchttemperatuur. Het andere bestanddeel van de Oost-Antarctische ijskap is het zogenaamde zeeijs, die onder de zeespiegel ligt en dus rechtstreeks wordt beïnvloed door de oceaan.

"Op basis van dit bewijs uit het Plioceen, de huidige koolstofdioxidegehalten zijn niet voldoende om het landijs op het Antarctische continent te destabiliseren, " zei Jeremy Shakun, universitair docent aard- en milieuwetenschappen van Boston College, een hoofdauteur van het rapport. "Dit betekent niet dat bij de huidige atmosferische kooldioxideniveaus, Antarctica zal niet bijdragen aan de zeespiegelstijging. Op zee gebaseerd ijs zou dat heel goed kunnen en in feite al beginnen - en dat alleen al houdt naar schatting 65 voet zeespiegelstijging in. We zeggen dat het terrestrische segment van de ijskap veerkrachtig is bij het huidige koolstofdioxidegehalte."

De schattingen van de zeespiegelstijging tijdens het Plioceen liepen uiteen, van 20 voet tot meer dan 130 voet hoger dan vandaag. De bovenkant van dit bereik zou betekenen dat veel van het ijs op de planeet is gesmolten, die allemaal samen genoeg water bevatten om de zeespiegel met meer dan 200 voet te verhogen. Als de landgebonden Oost-Antarctische ijskap stabiel was tijdens het Plioceen, echter, zoals Shakun en collega's suggereren, het Plioceen totaal zou hoogstens ongeveer 100 voet kunnen zijn.

De onderzoekers analyseerden sediment in boorkernen die van de zeebodem waren gehaald. Deze kernen bevatten geologische gegevens, maar ook chemische handtekeningen. Vooral, de zeldzame isotopen beryllium-10 en aluminium-26, die werden geëxtraheerd in de door de US National Science Foundation ondersteunde Community Cosmogenic Facility aan de Universiteit van Vermont en gemeten met behulp van deeltjesversnellers in het Rare Isotope Measurement Laboratory van Purdue University en het Center for Accelerator Mass Spectrometry van het Lawrence Livermore National Laboratory.

"Het isoleren van deze zeldzame isotopen van oude zandkorrels is als het vinden van een heel kleine naald in een heel grote hooiberg, " zei geoloog Paul Bierman van de Universiteit van Vermont, een co-auteur van de nieuwe studie. "Maar het meten ervan geeft ons een krachtig beeld van het verleden van Antarctica dat nog nooit eerder is gezien."

Beide isotopen worden gevonden in rotsoppervlakken die zijn blootgesteld aan kosmische straling die de aarde vanuit de ruimte bombardeert. Onderzoekers onderzoeken meestal rotsmonsters van hellingen, bergtoppen, en rivieren om te bepalen waar en wanneer het ijs zich terugtrok tijdens eerdere geologische tijdperken.

Shakun, Bierman en de andere co-auteurs van het laatste rapport gebruikten twee jaar geleden een andere benadering om een ​​van de meest uitgebreide klimatologische verslagen van de Groenlandse ijskap tot nu toe te bieden, daterend van 7,5 miljoen jaar geleden.

In de Groenlandse studie niveaus van beryllium-10 gevonden in zandafzettingen die in ijsbergen naar zee werden gebracht, suggereerden dat de ijskap een "aanhoudende en dynamische" aanwezigheid was die periodiek is gesmolten en opnieuw gevormd als reactie op temperatuurschommelingen. De bevindingen hielpen bevestigen dat de Groenlandse ijskap een gevoelige reactie is op de wereldwijde klimaatverandering.

Eerdere studies van de Oost-Antarctische ijskap gaven aan dat sommige op zee gebaseerde delen van de ijskap en de aangrenzende West-Antarctische ijskap terugsmolten tijdens het Plioceen. Maar het was onduidelijk of het aardse ijs ook smolt.

Het onderzoeken van sedimentmonsters die zijn aangeleverd vanaf landgedeelten van de Oost-Antarctische ijskap, de onderzoekers ontdekten dat die gebieden die afwateren in de Rosszee de afgelopen acht miljoen jaar stabiel zijn geweest, meldt het team. Hun analyse vond "extreem lage" concentraties beryllium en aluminiumisotopen in kwartszand in de mariene sedimentmonsters die in de regio werden genomen.

Terwijl het sediment het product was van erosie van het continent, de lage niveaus van veelbetekenende chemische kenmerken onthullen dat het sediment slechts minimale blootstelling aan kosmische straling ondervond, waardoor het team concludeerde dat Oost-Antarctica bedekt moet zijn gebleven met ijs.

"De bevindingen geven aan dat de opwarming van de atmosfeer gedurende de afgelopen acht miljoen jaar onvoldoende was om wijdverbreide en/of langdurige terugsmelting van de EAIS-marge op het land te veroorzaken, " schrijft het team van wetenschappers in de nieuwe studie, met de titel "Minimale Oost-Antarctische ijskap die zich de afgelopen acht miljoen jaar op het land heeft teruggetrokken."

De bevindingen verduidelijken niet alleen de eerdere impact van stijgende temperaturen op Oost-Antarctisch ijs, maar bevestigen de nauwkeurigheid van modellen die wetenschappers gebruiken om de gevolgen van een opwarmende planeet in het verleden en de toekomst te beoordelen.

"Deze bevindingen dragen bij aan het groeiende aantal bewijzen dat het terugdringen van het kooldioxidegehalte in de atmosfeer nog steeds kan zorgen voor de stabiliteit van aanzienlijke hoeveelheden ijs op Antarctica en over de hele wereld, ' zei Shakun.