Vragen over de stabiliteit van de Oost-Antarctische ijskap zijn een belangrijke bron van onzekerheid bij schattingen van hoeveel zeespiegel zal stijgen naarmate de aarde verder opwarmt. Al decenia, wetenschappers dachten dat de Oost-Antarctische ijskap al miljoenen jaren stabiel was gebleven, maar recente studies beginnen dit idee in twijfel te trekken. Nutsvoorzieningen, onderzoekers van UC Santa Cruz hebben nieuw bewijs gerapporteerd van aanzienlijk ijsverlies van Oost-Antarctica tijdens een interglaciale warme periode van ongeveer 400, 000 jaar geleden.

De studie, gepubliceerd 22 juli in Natuur , gericht op het Wilkes-bekken, een van de vele komvormige bassins aan de randen van de ijskap die als kwetsbaar worden beschouwd voor smelten omdat het ijs op land onder zeeniveau rust. Het Wilkes-bekken bevat momenteel voldoende ijs om de zeespiegel met 3 tot 4 meter (10 tot 13 voet) te verhogen.

IJs stroomt langzaam door de bassins van het binnenland van het continent naar de drijvende ijsplaten aan de rand. IJsverlies zorgt ervoor dat de aardingslijn - het punt waarop het ijs het contact met de grond verliest en begint te drijven - landinwaarts verschuift, verklaarde eerste auteur Terrence Blackburn, assistent-professor aard- en planetaire wetenschappen aan UC Santa Cruz.

"Onze gegevens laten zien dat de aardingslijn in het Wilkes-bekken 700 kilometer landinwaarts is teruggetrokken tijdens een van de laatste echt warme interglacialen, toen de mondiale temperatuur 1 tot 2 graden Celsius warmer was dan nu, Blackburn zei. "Dat heeft waarschijnlijk 3 tot 4 meter bijgedragen aan de wereldwijde zeespiegelstijging, met Groenland en West-Antarctica die samen nog eens 10 meter bijdragen."

Met andere woorden, een periode van opwarming van de aarde vergelijkbaar met wat wordt verwacht in de huidige scenario's voor door de mens veroorzaakte uitstoot van broeikasgassen, resulteerde in een stijging van de zeespiegel van ongeveer 13 meter (43 voet). Natuurlijk, dit zou niet in één keer gebeuren - het kost tijd om zoveel ijs te laten smelten.

"We hebben de deur van de vriezer geopend, maar dat blok ijs is nog steeds koud en gaat op korte termijn nergens heen, Blackburn zei. "Om te begrijpen wat er zal gebeuren over langere tijdschalen, we moeten zien wat er in het verleden onder vergelijkbare omstandigheden is gebeurd."

Het probleem met het bestuderen van de interglaciale perioden tijdens het Pleistoceen is dat ze allemaal eindigden in een nieuwe ijstijd toen de ijskap weer oprukte en het bewijsmateriaal verdoezelde. Voor de nieuwe studie Blackburn en zijn collega's gebruikten een nieuwe techniek op basis van isotopenmetingen in minerale afzettingen die vroegere veranderingen in subglaciale vloeistoffen registreren.

Uranium-234 (U-234) is een isotoop van uranium dat zich zeer langzaam ophoopt in water dat in contact staat met rotsen als gevolg van het hoogenergetische verval van uranium-238. Dit gebeurt overal, maar op de meeste plaatsen voeren hydrologische processen water weg van verrijkingsbronnen, en de U-234 wordt verdund in grote watermassa's. Op Antartica, echter, water zit vast aan de basis van de ijskap en beweegt heel langzaam zolang het ijs stabiel is, waardoor U-234 zich gedurende lange tijd tot zeer hoge niveaus kan opbouwen.

Blackburn legde uit dat de ijskap werkt als een isolerende deken, zodat de warmte van het binnenste van de aarde smelt aan de basis. Maar de temperaturen zijn kouder waar het ijs dunner is aan de randen van de ijskap, waardoor subglaciaal water opnieuw bevriest.

"Water dat onder het ijs stroomt, begint aan de randen opnieuw te bevriezen, die alle opgeloste mineralen concentreert totdat het oververzadigd raakt en de mineralen neerslaan om afzettingen van opaal of calciet te vormen, " zei hij. "Die afzettingen vangen uranium-234 op, zodat we de afzettingen kunnen dateren en hun samenstelling kunnen meten, en we kunnen dat door de tijd volgen om een ​​diepe geschiedenis te krijgen van de samenstelling van water onder de ijskap."

Wat die geschiedenis suggereert, is dat de U-234 in subglaciaal water in het Wilkes-bekken werd weggespoeld tijdens de interglaciale periode 400, 000 jaar geleden toen het ijs smolt en de aardingslijn zich terugtrok. Die de U-234-concentratie terugbracht naar lage achtergrondniveaus, en de accumulatie begon toen opnieuw toen het ijs weer oprukte.

Blackburn merkte op dat het huidige bewijs voor de accumulatie van U-234 in subglaciale vloeistoffen kan worden gevonden in de McMurdo Dry Valleys, de enige plaats waar Antarctische gletsjers op het land eindigen. Daar, sterk geconcentreerde pekel komt uit de gletsjers op plaatsen zoals Blood Falls, waar de bloedrode kleur afkomstig is van hoge ijzerconcentraties in de pekel.

"De isotopensamenstellingen van die pekels zijn vergelijkbaar met de precipitaten die we op verschillende locaties hebben gevonden, en ze delen allemaal de karakteristieke U-234-verrijking, "Zei Blackburn. "De pekel is wat overblijft als de subglaciale vloeistoffen helemaal tot aan de rand van de ijskap komen."

Hij zei dat de nieuwe studie was geïnspireerd op een artikel uit 2016 waarin onderzoekers die diepzeekoralen bestudeerden, bewijs rapporteerden van een grote verandering in de oceaanchemie. inclusief een piek in U-234, die samenviel met het einde van de laatste ijstijd, toen de uitgestrekte Laurentide-ijskap die een groot deel van Noord-Amerika bedekte, smolt.

"Ze speculeerden dat het zich ophoopt onder de ijskappen en wezen op enkele mogelijke locaties op Antarctica waar dat zou kunnen gebeuren, ' zei Blackburn. 'Ik was toen toevallig op een van die plaatsen.'

Zo was zijn collega, glacioloog Slawek Tulaczyk, een professor in aard- en planetaire wetenschappen aan UC Santa Cruz. Ze bespraken de paper en begonnen met het plannen van deze studie, waarbij uiteindelijk verschillende UCSC-docenten en -studenten betrokken waren. Het team verzamelde zelf enkele monsters van minerale afzettingen, maar enkele van de belangrijkste monsters die in het onderzoek werden gebruikt, werden in de jaren tachtig verzameld en gearchiveerd in de Byrd Polar Rock Repository aan de Ohio State University.