Rekordowo mało lodu w Arktyce
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Nauki przyrodnicze
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
W środowisku naukowym od dawna trwa debata, czy w czasie okresów największego ochłodzenia Arktyka była cała pokryta lodowcem szelfowym o grubości dochodzącym do 1 kilometra. O istnieniu takiego lodowca ma świadczyć podmorski krajobraz Arktyki i dane geochemiczne. Międzynarodowy zespół naukowy z Norwegii, Niemiec i Wielkiej Brytanii poinformował na łamach Science Advances, że zmiany bioproduktywności wody nie uprawniają do stwierdzenia, by w czasie ostatnich 750 tysięcy lat w Arktyce istniał lodowiec rozciągający się mniej więcej od Svalbardu po Islandię.
Naukowcy zbadali próbki pobrane z dna morskiego na północny zachód od Svalbardu i na północ od Islandii. Analizowali znajdujące się tam chemiczne ślady obecności glonów sprzed tysiącleci. Niektóre z tych glonów żyją w otwartych wodach, inne pod sezonowym lodem, który znika co roku. Badania pokazały, że życie istniało tam nawet w najzimniejszych okresach. To oznacza, że w powierzchni musiało docierać światło, wody były otwarte. Takie ślady by nie istniały, gdyby cała Arktyka była pokryta kilometrową warstwą lodu, mówi główny autor badań, Jochen Knies z Arktycznego Uniwersytetu Norwegii.
Jednym z kluczowych dowodów była obecność molekuły IP25 wytwarzanej przez glony żyjące pod sezonowym lodem. Jej ciągła obecność pokazuje, że lód regularnie pojawiał się i znikał. Naukowcy, chcąc zweryfikować swoje odkrycie, przeprowadzili symulacje komputerowe pokazujące warunki panujące w Arktyce w czasie szczytu ostatniej epoki lodowej przed 21 tysiącami lat oraz podczas jeszcze większego ochłodzenia sprzed 140 tysięcy lat, gdy znaczne części Arktyki pokrywał lodowiec szelfowy. Modele potwierdziły to, co znaleźliśmy w osadach. Nawet w najbardziej chłodnych okresach, ciepłe wody Atlantyku wciąż wpływały do Arktyki. Dzięki temu części oceanu nie zamarzły, dodaje Knies.
Autorzy badań uważają, że przez cały badany przez nich okres jedynym momentem, gdy cały Ocean Arktyczny mógł być pokryty jednym wielkim lodowcem, nastąpił być może około 650 tysięcy lat temu. Zaobserwowali bowiem gwałtowny spadek zapisu aktywności biologicznej w osadach z tego okresu. Jednak nawet jeśli tak było, to zjawisko takie było krótkotrwałe.
Źródło: Seasonal sea ice characterized the glacial Arctic-Atlantic gateway over the past 750,000 years, https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adu7681
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Lód w przestrzeni kosmicznej jest inny, niż dotychczas sądzono, wynika z badań przeprowadzonych przez uczonych z University College London i University of Cambridge. Ich zdaniem, zawiera on niewielkie kryształki i nie jest całkowicie nieuporządkowanym amorficznym materiałem, jak woda. Przez dekady uważano, że lód poza Ziemią nie posiada struktury, jest amorficzny, gdyż znacznie niższe niż na Ziemi temperatury nie zapewniają wystarczająco dużo energii, by podczas zamarzania uformowały się kryształy.
Autorzy nowych badań przyjrzeli się najpowszechniej występującej formie lodu we wszechświecie, amorficznemu lodowi o niskiej gęstości, który występuje w kometach, na lodowych księżycach czy w chmurach materiału, z których powstają gwiazdy i planety. Przeprowadzone przez nich symulacje komputerowe wykazały, że lód taki najlepiej odpowiada wynikom analiz gdy nie jest w pełni amorficzny, a zawiera niewielkie kryształki o średnicy 3 nanometrów. Naukowcy przeprowadzili też badania, w czasie których krystalizowali (np. poprzez podgrzewanie) uzyskane w różny sposób próbki amorficznego lodu. Zauważyli, że ostateczna struktura krystaliczna lodu zależała od tego, w jaki sposób został oryginalnie utworzony. Stwierdzili też, że gdyby taki lód był w pełni amorficzny, to nie zachowałby żadnych informacji o swojej wcześniejszej strukturze.
Teraz mamy dobre pojęcie, jak na poziomie atomowym wygląda najbardziej rozpowszechniony lód we wszechświecie. To bardzo ważna wiedza, gdyż lód bierze udział w wielu procesach kosmologicznych, na przykład w formowaniu się planet, ewolucji galaktyk czy przemieszczaniu materii we wszechświecie, wyjaśnia główny autor badań doktor Michael B. Davies.
Lód na Ziemi to kosmologiczny ewenement z powodu wysokich temperatur panujących na naszej planecie. Ma dzięki nim uporządkowaną naturę. Uznawaliśmy, że lód w pozostałych częściach wszechświata jest jak unieruchomiona ciekła woda, nieuporządkowana struktura. Nasze badania pokazują, że nie jest to do końca prawda. I każą zadać pytanie o amorficzne struktury w ogóle. Takie materiały są niezwykle ważne dla nowoczesnych technologii. Na przykład światłowody powinny być amorficzne. Jeśli jednak zawierają niewielkie kryształki, a my będziemy potrafili je usunąć, poprawimy ich wydajność, dodaje profesor Christoph Salzmann.
Badania prowadzono zarówno metodą symulacji komputerowych, jak i tworząc amorficzny lód. Metodami obliczeniowymi sprawdzano dwa rodzaje wirtualnego lodu. Jeden powstawał podczas obniżania temperatury wirtualnych molekuł wody do -120 stopni Celsjusza. W zależności od tempa schładzania otrzymany lód składał się ze struktury krystalicznej i amorficznej w różnych proporcjach. Okazało się, że właściwości wirtualnego lodu zawierającego 20% struktury krystalicznej i 80% amorficznej blisko odpowiadają właściwościom prawdziwego lodu amorficznego o niskiej gęstości, który badano metodą dyfrakcji promieniowania rentgenowskiego. Drugi rodzaj lodu składał się z niewielkich ściśniętych razem kryształków pomiędzy którymi symulowano istnienie struktury amorficznej. Taki lód wykazywał największe podobieństwo do prawdziwego kosmicznego lodu gdy zawierał 25% kryształków.
Natomiast podczas badań eksperymentalnych uzyskiwano amorficzny lód o niskiej gęstości albo poprzez osadzanie pary wodnej na bardzo zimnej powierzchni, albo podgrzewając amorficzny lód o dużej gęstości. Następnie tak uzyskany amorficzny lód o niskiej gęstości był delikatnie podgrzewany, by miał wystarczająco dużo energii do utworzenia kryształów. Różnice w uzyskanej w ten sposób strukturze zależały od pierwotnej metody wytworzenia lodu. W ten sposób naukowcy doszli do wniosku, że gdyby lód taki był całkowicie amorficzny, nie zachowałby pamięci o swojej pierwotnej strukturze.
Lód to potencjalnie bardzo przydatny materiał w kosmosie. Mógłby posłużyć do ochrony pojazdu kosmicznego przed promieniowaniem czy do wytworzenia paliwa. Dlatego musimy lepiej rozumieć jego różne rodzaje i właściwości, podsumowuje doktor Davies.
Źródło: Low-density amorphous ice contains crystalline ice grains, https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.112.024203
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
W Arktyce coraz częściej dochodzi do topnienia wieloletniego lodu, przez co zanika lód spiętrzony. To zaś zła wiadomość dla arktycznego życia, od niedźwiedzi polarnych po mikroorganizmy. Naukowcy z Instytutu Badań Polarnych i Morskich im. Alfreda Wegenera przeanalizowali dane z trzech dekad badań lotniczych Arktyki i nie mają dobrych wieści. Zanik wieloletniego lodu to poważny problem.
Gdy pływający lód jest spychany na siebie w wyniku oddziaływania wiatrów i prądów morskich, na styku kry tworzą się spiętrzenia. Są one poważnym problemem dla żeglugi, ale niezwykle ważnym elementem arktycznego ekosystemu. Dane satelitarne z ostatnich dekad pokazują, że w Arktyce zanika lód pływający, a ten, który pozostaje, jest cieńszy i przemieszcza się szybciej. Dotychczas jednak nie było wiadomo, jak wpływa to na formowanie się spiętrzeń. Dopiero od kilku lat spiętrzenia takie możemy bowiem badać za pomocą satelitów.
Spiętrzenia, powstające co jakiś czas na styku połączonych przez wiatr i prądy fragmentów lodu, mogą sięgać 2 metrów wysokości. Bardziej imponujące jest to, co dzieje się pod wodą. Tam mogą tworzyć się zwały lodu sięgające 30 metrów w dół i uniemożliwiające żeglugę. Jednak miejsca styku połaci lodu pływającego wpływają nie tylko na energię i masę samego lodu, ale na znacznie szersze procesy. Gdy w spiętrzony nad powierzchnią wody lód uderza wiatr, kry mogą wędrować po całej Arktyce.
Takie spiętrzenia są wykorzystywane przez niedźwiedzie polarne do ochrony przed mroźnym wiatrem, co jest szczególnie ważne dla samic podczas porodów i dla niedźwiedzich noworodków. Spiętrzony lód jest domem dla różnych mikroorganizmów, a tworzące się pod wodą zwały lodu odgrywają ważną rolę w mieszaniu wody, co zwiększa dostępność składników odżywczych.
Dotychczas nie było wiadomo, jak topnienie arktycznego lodu pływającego wpływa na spiętrzenia. Coraz więcej lodu topi się w Arktyce latem, więc jest coraz mniej lodu starszego niż 1 rok. Taki młody, cienki lód, łatwiej ulega deformacji i szybciej tworzy spiętrzenia. Można by się więc spodziewać, że częstotliwość występowania spiętrzeń będzie rosła, mówi główny autor najnowszych badań, doktor Thomas Krumpen. Tymczasem analiza danych z prowadzonych przez 30 lat zwiadów lotniczych wykazała, że na północ od Grenlandii i w Cieśninie Fram liczba spiętrzeń zmniejsza się w tempie 12,2% na dekadę, a ich wysokość spada w tempie 5% na dekadę. Z kolei na Morzu Lincolna, znanym ze spiętrzania się szczególnie starego lodu, sytuacja jest jeszcze bardziej dramatyczna. Tam częstotliwość spada o 14,9% na dekadę, a wysokość o 10,4%.
Zmniejszenie się częstotliwości spiętrzeń spowodowane jest dramatycznym tempem topnienia starego lodu. Lód, który przetrwał kilkanaście sezonów letnich ma szczególnie duża liczbę spiętrzeń, gdyż był poddawany działaniu wiatru i prądów morskich przez długi czas. Utrata tego starego lodu jest tak wielka, że częstotliwość występowania spiętrzeń zmniejsza się, mimo tego, że cienki lód łatwiej ulega deformacji, wyjaśnia Krumpen.
Do największego zaniku spiętrzeń dochodzi tam, gdzie średni wiek pływającego lodu spada najbardziej. Profesor Christian Haas, specjalizujący się w fizyce lodu, mówi, że olbrzymie zmiany zachodzą na Morzu Beauforta i w Centralnej Arktyce. Obecnie oba regiony są latem całkowicie wolne od lodu pływającego, a jeszcze stosunkowo niedawno dominował tam lód, który miał co najmniej 5 lat.
Obecnie naukowcy nie wiedzą dokładnie, jakie wpływ na regiony polarne będzie miało zanikanie spiętrzeń. Zaobserwowali natomiast, że tempo przemieszczania się lodu pływającego Arktyki rośnie. Zanikanie spiętrzeń powinno zaś powodować, że lód będzie wolniej się przemieszczał, gdyż zmniejsza się powierzchnia stawiająca opór wiatrowi. Skoro zaś tempo przemieszczania się lodu rośnie, to istnieje jakiś mechanizm, który go przyspiesza. Mogą być nim silniejsze prądy oceanicze lub gładsza powierzchnia tej części lodu, która jest zanurzona w wodzie.
Na najbliższe lato uczeni planują ekspedycję na pokładzie statku badawczego Polarstern. Będą chcieli zbadać różnice biologiczne i biogeochemiczne pomiędzy spiętrzeniami o różnym wieku i pochodzeniu. Jednocześnie zintensyfikują zwiady lotnicze, by lepiej poznać interakcje pomiędzy lodem pływającym, ekosystemem i klimatem.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Jest już zbyt późno, by ochronić letnią morską pokrywę lodową Arktyki i jej funkcję jako habitatu oraz elementu krajobrazu, uważa profesor Dirk Notz z Uniwersytetu w Hamburgu. Będzie ona pierwszym ważnym składnikiem systemu klimatycznego Ziemi, która zniknie w wyniku emisji gazów cieplarnianych, dodaje. Notz wraz z naukowcami z Uniwersytetu Nauki i Technologii w Pohang w Korei Południowej oraz Kanadyjskiego Centrum Analiz i Modelowania Klimatu opublikował wyniki badań, z których wynika, że już w latach 30. XXI wieku może dojść do sytuacji, w której we wrześniu arktyczne wody będą wolne od lodu. I to bez względu na to, czy i jak bardzo ludzkość obniży emisje gazów cieplarnianych.
Trzeba tutaj dodać, że pojęcie Arktyki wolnej od lodu morskiego dotyczy sytuacji, w której pokrywa lodowa ma mniejszą powierzchnię niż 1 milion kilometrów kwadratowych. Wrzesień jest miesiącem, na który przypada minimum lodu morskiego w Arktyce. Miesiącem maksimum jest marzec.
Zmniejszanie się morskiej pokrywy lodowej Arktyki ma poważny wpływ na pogodę, ekosystemy i ludzi na całym świecie. Pokrywający wodę lód odbija około 90% energii słonecznej, która na niego pada. Jednak pozbawione lodu, a więc ciemniejsze, wody pochłoną to promieniowanie, zatem dodatkowo się ogrzeją. To może przyspieszyć ocieplanie klimatu, przez co przyspieszy rozmarzanie wiecznej zmarzliny, w której uwięzione są olbrzymie ilości gazów cieplarnianych, co dodatkowo przyspieszy ocieplanie klimatu. To zaś może spowodować szybszy wzrostu poziomu morza i przyspieszone topnienie lądolodu Grenlandii.
Dotychczas uważano, że pierwszy w Arktyce wolny od pływającego lodu wrzesień, nadejdzie w latach 40. XXI wieku. Wspomniane wyżej badania przesuwają ten moment o całą dekadę. Ich autorzy szacują, że działalność człowieka jest w 90% odpowiedzialna za kurczenie się pokrywy lodowej w Arktyce. Za pozostałą część odpowiadają czynniki naturalne.
Pod koniec lutego bieżącego roku powierzchnia lodu morskiego w Arktyce wynosiła 1,79 miliona kilometrów kwadratowych. To najmniej w historii pomiarów, o 136 000 km2 mniej od poprzedniego rekordu z lutego 2022 i o 1 milion km2 mniej niż średnia dla tego miesiąca z lat 1981–2020.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Glony Malosira arctica, które żyją pod lodem Arktyki, zawierają 10-krotnie więcej mikroplastiku niż otaczające je wody. Koncentracja plastiku na początku łańcucha pokarmowego to bardzo zła informacja. Może on zagrażać stworzeniom, które żyją się glonami i wędrować w górę łańcucha pokarmowego. Ponadto gromady martwych glonów bardzo szybko transportują plastik na dno morskie, co może wyjaśniać wysoką koncentrację mikroplastiku w osadach.
Wiosną i latem Melosira arctica bardzo szybko się rozrasta, tworząc metrowej długości łańcuchy. Gdy giną, a lód nad nimi się roztapia, glony w ciągu zaledwie jednego dnia opadają na dno położone tysiące metrów poniżej. Są niezwykle ważnym źródłem pożywienia dla mieszkających tam zwierząt i bakterii. Jednak, jak się okazuje, niosą ze sobą duże ilości plastiku.
W końcu znaleźliśmy prawdopodobne wyjaśnienie dlaczego największa koncentracja mikroplastiku na tym obszarze występuje na krawędziach pól lodowych, nawet w osadach dennych, mówi doktor Melanie Bargmann z Instytutu Badań Morskich i Polarnych im Alfreda Wegenera (AWI). Z wcześniejszych badań naukowcy wiedzieli jedynie, że mikroplastik gromadzi się w lodzie, z którego jest uwalniany, gdy ten topnieje. Tempo, z jakim glony opadają na dno, wskazuje, że wędrują niemal po linii prostej. Tworzący lód śnieg opada wolniej, jest przemieszczany przez prądy, więc pochodzący zeń plastik opada na dno dalej. Teraz, wiedząc, że mikroplastik przemieszcza się na dno wraz z martwymi Malosira, wiemy, dlaczego pod lodem koncentracja plastiku jest większa, dodaje uczona.
Naukowców z AWI, Ocean Frontier Institute, Dalhousie University i University of Canterbury zaskoczyła olbrzymia ilość mikroplastiku w glonach. Okazało się, że zawierają one średnio 31 000 ± 19 000 fragmentów mikroplastiku na każdy metr sześcienny. To dziesięciokrotnie więcej niż otaczające je wody. Nagromadzenia glonów mają śluzowatą, kleistą powierzchnię. Prawdopodobnie to przez nią gromadzą mikroplastik z powietrza, wody, lodu i innych źródeł. Gdy już glony przechwycą mikroplastik, albo przetransportują go na dno, albo zostanie on wraz z nimi zjedzony jeszcze na powierzchni, dodaje Deonie Allen z University of Canterbury.
Z glonów mikroplastik trafia do żywiącego się nimi zooplanktonu, stamtąd zaś do organizmów ryb, następnie ludzi czy niedźwiedzi polarnych. Szczegółowe analizy wykazały, że w arktycznych glonach znajduje się polietylen, polistyren, nylon, akryl i inne rodzaje plastików. Zawierają one barwniki, plastyfikatory, środki opóźniające palenie się oraz olbrzymią ilość innych substancji chemicznych, a ich łączny wpływ na środowisko i organizmy żywe trudno jest ocenić. Mikroplastik wykryto już w ludzkich jelitach, krwi, naczyniach krwionośnych, płucach, łożysku i mleku matki. Wiemy, że może wywoływać reakcje zapalne, ale jego całkowity wpływ na zdrowie nie został jeszcze dobrze poznany, dodaje Bergmann. A Steve Allen z Dalhousie University przypomina, że mikroplastik znaleziono w każdym fragmencie ludzkiego ciała, w którym go poszukiwano. U zanieczyszczonych nim organizmów obserwowano zmiany zachowania, zaburzenia wzrostu, płodności i zwiększenie śmiertelności.
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.