Återgiven grafik av MARUM-MeBo70 som landar på havsbotten i Amundsenhavet. Kredit: MARUM – Centrum för marina miljövetenskaper, universitetet i Bremen / Martin Künsting
Nya fynd tyder på att Östra Antarktis började glaciera för 34 miljoner år sedan, till skillnad från Västantarktis som förblev isfritt längre. Studien betonar regionala skillnader i Antarktis isreaktion på klimatförändringar.
Den globala uppvärmningen har satt sina spår på de antarktiska inlandsisarna de senaste åren. Den ”eviga” isen i Antarktis smälter snabbare än tidigare antagit, särskilt i Västantarktis. Roten till detta kan ligga i dess bildande, som ett internationellt forskarlag ledd av Alfred Wegener Institute nu har upptäckt: sedimentprover från borrkärnor kombinerat med komplext klimat och inlandsmodellering visar att permanent nedisning av Antarktis började omkring 34 miljoner år sedan. Den omfattade dock inte hela kontinenten som tidigare antagits, utan var snarare begränsad till den östra delen av kontinenten (Östra Antarktis). Det var inte förrän minst 7 miljoner år senare som is kunde avancera mot västantarktiska kuster.
Resultaten av den nya studien visar hur väsentligt olika östra och västra Antarktis reagerar på externa påtryckningar, som forskarna beskriver i den prestigefyllda tidskriften Vetenskap.
RV Polarstern i den inre Pine Island Bay. Kredit: British Antarctic Survey / R. La
Uppkomsten av Antarktisk isisning
För cirka 34 miljoner år sedan genomgick planeten jorden en av de mest grundläggande klimatförändringarna som fortfarande påverkar de globala klimatförhållandena idag: övergången från en växthusvärld, med ingen eller mycket liten ansamling av kontinental is, till en ishusvärld, med stora permanent isade områden. Under denna tid byggdes det antarktiska inlandsisen upp. Hur, när och framför allt var var ännu inte känt på grund av bristen på tillförlitliga data och prover från nyckelregioner, särskilt från Västantarktis, som dokumenterar förändringarna i det förflutna.
Forskare från Alfred Wegener Institute, Helmholtz Center for Polar and Marine Research (AWI) har nu kunnat täppa till denna kunskapslucka, tillsammans med kollegor från British Antarctic Survey, Heidelberg University, Northumbria University (UK) och MARUM – Centre för marin miljövetenskap vid universitetet i Bremen, förutom medarbetare från universiteten i Aachen, Leipzig, Hamburg, Bremen och Kiel, samt universitetet i Tasmanien (Australien), Imperial College London (Storbritannien), Université de Fribourg (Schweiz), Universidad de Granada (Spanien), Leicester University (UK), Texas A&M University (USA), Senckenberg am Meer och Federal Institute for Geosciences and Natural Resources i Hannover, Tyskland.
Diskussion om borrningsprocessen på havsbottenborriggen MARUM-MeBo70. Kredit: IODP / Thomas Ronge
Banbrytande upptäckter av borrkärnor
Baserat på en borrkärna som forskarna hämtade med MARUM-MeBo70 havsbottenborriggen på en plats utanför Pine Island och Thwaites-glaciärerna på Amundsenhavets kust i Västantarktis, kunde de fastställa historien om det isiga Antarktis gryning. kontinenten för första gången. Överraskande nog kan inga tecken på närvaron av is hittas i denna region under den första stora fasen av Antarktis glaciation.
”Detta betyder att en storskalig, permanent första nedisning måste ha börjat någonstans i östra Antarktis”, säger Dr Johann Klages, geolog vid AWI som ledde forskargruppen. Detta beror på att Västantarktis förblev isfritt under detta första glaciala maximum. Vid den här tiden var den fortfarande till stor del täckt av täta lövskogar och ett svalt-temperat klimat som hindrade is från att bildas i Västantarktis.
RV Polarstern framför ett mäktigt isberg i Pine Island Bay. Kredit: Alfred Wegener Institute / Johann
Olika reaktioner från östra och västra Antarktis
För att bättre förstå var den första permanenta isen bildades i Antarktis, kombinerade AWIs paleoklimatmodellerare de nyligen tillgängliga data tillsammans med befintliga data om luft- och vattentemperaturer och förekomsten av is.
”Simuleringen har stött resultaten av geologernas unika kärna”, säger Prof Dr Gerrit Lohmann, paleoklimatmodellerare vid AWI. ”Detta förändrar helt vad vi vet om den första istiden i Antarktis.”
Enligt studien rådde de grundläggande klimatförhållandena för bildandet av permanent is endast i kustområdena i det östantarktiska norra Victoria-landet. Här nådde fuktiga luftmassor de starkt stigande Transantarktiska bergen – idealiska förhållanden för permanent snö och efterföljande bildande av inlandsisar. Därifrån spreds inlandsisen snabbt in i det östra Antarktiska inlandet.
Scen i kontrollrummet för MARUM-MeBo70 under borrningen av kärnan PS104_21-3. Kredit: IODP / Thomas Ronge
Det tog dock lite tid innan den nådde Västantarktis: ”Det var inte förrän omkring sju miljoner år senare som förhållandena gjorde det möjligt för ett inlandsis till den västantarktiska kusten”, förklarar Hanna Knahl, en paleoklimatmodellerare vid AWI. ”Våra resultat visar tydligt hur kallt det behövde bli innan isen kunde avancera för att täcka Västantarktis som vid den tiden redan låg under havsytan i många delar.”
Vad undersökningarna också på ett imponerande sätt visar är hur olika de två regionerna av den antarktiska inlandsisen reagerar på yttre påverkan och grundläggande klimatförändringar. ”Även en liten uppvärmning räcker för att få isen i Västantarktis att smälta igen – och det är precis där vi är just nu”, tillägger Johann Klages.
Resultaten från det internationella forskarteamet är avgörande för att förstå den extrema klimatövergången från växthusklimatet till vårt nuvarande ishusklimat. Viktigt är att studien också ger ny insikt som gör att klimatmodeller mer exakt kan simulera hur permanent glacierade områden påverkar den globala klimatdynamiken, det vill säga växelverkan mellan is, hav och atmosfär. Detta är av avgörande betydelse, som Johann Klages säger: ”Särskilt i ljuset av det faktum att vi kan stå inför en sådan grundläggande klimatförändring igen inom en snar framtid.”
Tekniska framsteg i Antarktisutforskning
Forskarna kunde täppa till denna kunskapslucka med hjälp av en unik borrkärna som de hämtade under expeditionen PS104 på forskningsfartyget Polarstern i Västantarktis 2017. Borriggen MARUM-MeBo70 som utvecklades vid MARUM i Bremen användes för att första gången i Antarktis. Havsbotten utanför West Antarctic Pine Island och Thwaites glaciärer är så hård att det tidigare var omöjligt att nå djupa sediment med konventionella borrmetoder. MARUM-MeBo70 har ett roterande skärhuvud, vilket gjorde det möjligt att borra cirka 10 meter ner i havsbotten och ta ut proverna.
Forskningsprojektet, och Polarstern-expeditionen PS104 i synnerhet, finansierades av AWI, MARUM, British Antarctic Survey och NERC UK-IODP-programmet.