Minerály jeskyní z Grónska a změny klimatu Arktidy
Minerály z jeskyní v dalekém severním Grónsku ukazují, že severní Arktida se kdysi rozmrazila a protékala tekoucí vodou. Nový výzkum naznačuje, že průměrné roční teploty vzduchu byly přibližně o 25 stupňů Fahrenheita vyšší než dnes.
Tyto minerály se tvořily přibližně před 9,5 a 5,3 miliony let, což je teplé období pozdního miocénu. Vzorky naznačují krátké výkyvy do doby malých ledovců mezi teplými obdobími, což odhaluje oblast, která se rychle měnila, když se podmínky změnily.
Práci vedla Gina E. Moseley z univerzity v Innsbrucku. Její výzkum se zaměřuje na zkoumání speleotemů, minerálních usazenin zanechaných kapající nebo tekoucí vodou v jeskyních, aby obnovila arktické klima.
Vrstva kalcitu v grónské jeskyni se tvořila pouze tehdy, když nemrzlá voda prosakovala skrze půdu. To znamená, že oblast postrádala permafrost, což je půda, která zůstává zmrzlá po dobu dvou a více let během růstových období.
Četné teplé a vlhké fáze se střídaly s poklesem teploty, kdy se objevily malé ledovce. Tento záznam je vzácným pozemním archivem z vysokých zeměpisných šířek, který odpovídá vzorcům dlouho pozorovaným v oceánských jádrech.
Výzkumníci spojili růst jeskyní s teplem blízkého oceánu a skromnými hladinami oxidu uhličitého v atmosféře. Tým uvádí, že rozmrazení a tekoucí voda se shodovaly s úrovní oxidu uhličitého na nebo nad 310 ppm, což je standardní míra koncentrace.
Jeskynní vrstvy uzamykají kyslíkové a uhlíkové izotopy, které odrážejí teplotu a vlhkost. Stopové prvky nesené tající vodou poskytují stopy o prachu, půdě a dokonce o krátkodobých přírůstcích místního ledu.
Jeden z výzkumníků popsal každou jeskyni jako mající svou osobnost, čímž zdůraznil, jak odlišná a nepředvídatelná tato skrytá prostředí mohou být. Poznamenali, že žádné dvě jeskyně nevyprávějí své příběhy stejným způsobem, a každá z nich si uchovává jedinečný záznam o měnícím se klimatu Země.
Osobnost tohoto místa je jako deník tepla, vlhkosti a krátkých chladných období. Chemie jeskyně ukazuje půdu a vegetaci nad jeskyní během růstu, což naznačuje, že léta nebyla pouze teplá, ale byla dostatečně dlouhá pro růst rostlin.
Vrstvy také nesou signál mořského ledu prostřednictvím sodíku spojeného s mořskými aerosoly. Tento signál se mění v souladu s cykly obličejových cyklů Země, které upravují, jak je sluneční světlo rozděleno v průběhu ročních období.
Klíčový práh v tomto archivu není extrémní. Epizody bez permafrostu nastaly, když hladina oxidu uhličitého dosáhla nebo překročila 310 částic na milion, přičemž místní moře byla o něco teplejší než nyní.
To je důležité, protože globální hladiny dnes jsou dobře nad tímto minimem. Ztráta uhlíku z permafrostu po rozmrazení je efektivně nevratná v měřítku století.
Severní oblast permafrostu uchovává přibližně 1100 až 1500 gigatun organického uhlíku. Tento objem rivalizuje s množstvím uhlíku, který je nyní v atmosféře, podle základního přehledu.
Když zamrzlé půdy začnou tát, mikroby přeměňují dlouho uloženou organickou hmotu na oxid uhličitý a methan. Tyto plyny dále oteplují klima, což může urychlit další tání, což je zpětná vazba, kterou je obtížné zastavit, jakmile se jednou rozběhne.
Během teplých období jeskyně přestala růst. Geochemické špičky spojené s horninovým moučkem naznačují krátkou místní glacaci, která zastavila tok vody.
Když se podmínky opět oteplily, kalcit se vrátil, někdy s tenkou bílou vrstvou, která označuje čerstvou tající vodu. Tento charakter „zapnout/vypnout“ ukazuje, jak rychle se může systém v arktických šířkách přepnout, když se mění teplo oceánu a vzory slunečního záření.
Toto blikání je v souladu s klimatem, které je řízeno orbitálními cykly. Během částí pozdního miocénu naznačuje načasování, že Arktida a Antarktida se dokonce pohybovaly mimo synchronizaci, než se opět usadily do koordinovanějšího rytmu.
Dnešní hladina oxidu uhličitého již překračuje práh pozdního miocénu spojeného s rozmrazením v tomto záznamu. Lekce je jasná: malé změny v teplotě mohou posunout Arktidu přes prahové hodnoty.
Toto není jen severní příběh. Permafrostové terény procházejí pod silnicemi, potrubím a venkovskými komunitami, a jeho uhlík je součástí globálního rozpočtu, který utváří cíle oteplení.
Záznam také ukazuje, že pevnina a oceán byly úzce spojeny. Když se blízká moře ohřála o několik stupňů, půda nad jeskyní se ohřála také a tekoucí voda se vrátila do skály.
Lepší datování jeskynních vrstev z jiných arktických lokalit zpřesní časovou osu a prahové hodnoty. Další pozemní záznamy otestují, zda byla úroveň 310 částic na milion podlahou v celé oblasti nebo místním ukazatelem.
Modely lze poté ověřit proti naměřeným reakcím z minulých teplých období, které vypadaly podobně jako naše. Tento křížový test je nejsilnější, když pevnina a oceán souhlasí, jako tomu je i zde.
Tato jeskyně proměňuje skrytý koutek Grónska na jasnou zprávu. Minulé teplo při mírných hladinách oxidu uhličitého zapálilo zápalnou šňůru tání, a k tomu nebylo potřeba mnoho.
