Ледяное ядро
Ледяной керн — это образец керна , который обычно берется из ледяного щита или высокогорного ледника . Поскольку лед образуется в результате постепенного накопления годовых слоев снега, нижние слои старше верхних, а ледяное ядро содержит лед, образовавшийся в течение ряда лет. Керны бурятся ручными бурами (для неглубоких отверстий) или механизированными дрелями; они могут достигать глубины более двух миль (3,2 км) и содержать лед возрастом до 800 000 лет.
Физические свойства льда и материала, заключенного в нем, можно использовать для реконструкции климата в возрастном диапазоне ядра. Соотношение различных изотопов кислорода и водорода дает информацию о древних температурах , а воздух , заключенный в крошечных пузырьках, может быть проанализирован для определения уровня атмосферных газов, таких как углекислый газ . Поскольку поток тепла в большом ледяном щите очень медленный, температура скважины является еще одним индикатором температуры в прошлом. Эти данные можно объединить, чтобы найти климатическую модель , которая наилучшим образом соответствует всем имеющимся данным.
Примеси в ледяных кернах могут зависеть от местоположения. Прибрежные районы, скорее всего, содержат материалы морского происхождения, такие как ионы морской соли . Ледяные керны Гренландии содержат слои переносимой ветром пыли , которые связаны с холодными и засушливыми периодами в прошлом, когда холодные пустыни продувались ветром. Радиоактивные элементы природного происхождения или созданные в результате ядерных испытаний могут быть использованы для определения возраста слоев льда. Некоторые вулканические явления, которые были достаточно мощными, чтобы разослать материал по всему земному шару, оставили следы во многих различных ядрах, которые можно использовать для синхронизации их временных шкал.
Ледяные керны изучаются с начала 20 века, и несколько кернов были пробурены по итогам Международного геофизического года (1957–1958). Были достигнуты глубины более 400 м, рекорд, который был увеличен в 1960-х годах до 2164 м на станции Берд в Антарктиде. Советские проекты по бурению льда в Антарктиде включают десятилетия работы на станции Восток , где самый глубокий керн достигает 3769 м. За прошедшие годы было завершено множество других глубоких кернов в Антарктике, в том числе проект « Западно-антарктический ледяной щит » и керны, управляемые Британской антарктической службой и Международной трансантарктической научной экспедицией.. В Гренландии серия совместных проектов началась в 1970-х годах с проекта « Гренландский ледяной щит» ; было несколько последующих проектов, самый последний из которых, проект ледяного керна в Восточной Гренландии , первоначально предполагалось завершить бурение глубокого керна в восточной Гренландии в 2020 году, но с тех пор он был отложен. [1]
Ледяной керн представляет собой вертикальный столб, проходящий сквозь ледник, в котором отбираются слои, образовавшиеся в результате годового цикла выпадения и таяния снега. [2] По мере накопления снега каждый слой давит на нижние слои, делая их более плотными, пока они не превратятся в фирн . Фирн недостаточно плотный, чтобы воздух не мог выходить; но при плотности около 830 кг/м 3 он превращается в лед, а воздух внутри запечатывается в пузырьки, улавливающие состав атмосферы во время образования льда. [3] Глубина, на которой это происходит, зависит от местоположения, но в Гренландии и Антарктике она колеблется от 64 м до 115 м. [4] Поскольку скорость выпадения снега варьируется от участка к участку, возраст фирна, когда он превращается в лед, сильно различается. ВSummit Camp в Гренландии, глубина 77 м, возраст льда 230 лет; у Купола С в Антарктиде глубина 95 м, возраст 2500 лет. [5] По мере наращивания дополнительных слоев давление увеличивается, и примерно на высоте 1500 м кристаллическая структура льда меняется с гексагональной на кубическую, что позволяет молекулам воздуха переходить в кубические кристаллы и образовывать клатрат . Пузырьки исчезают, и лед становится более прозрачным. [3]
