Kun kasvihuonekaasujen hiilidioksidin tasot nousevat ja lämmittävät maapalloa, Antarktikan jää jää haavoittuvammaksi tähtitieteellisessä mittakaavassa, etenkin planeettamme kallistus on, kun se pyörii akselinsa ympäri.
Uuden tutkimuksen mukaan yli 30 miljoonan vuoden historian aikana Antarktikan jäälevyt reagoivat voimakkaimmin maapallon kallistuskulmaan sen akselilla, kun jää ulottuu valtameriin vuorovaikutuksessa virtausten kanssa, jotka voivat tuoda lämpimän veden reunustamaan reunustaan ja johtaa lisääntyneeseen veteen sulaminen. Kaltevuuden vaikutus saavutti huippunsa, kun hiilidioksiditasot olivat samankaltaiset kuin mitä tutkijat ennustavat seuraavalle vuosisadalle, jos ihmiset eivät saa päästöjä hallinnassa.
Kun hiilidioksidin tasot nousevat yli 400 osaa miljoonaan, ilmasto muuttuu herkemmäksi maapallon kallistumiselle tai vinoutumiselle, tutkijat kertoivat 14. tammikuuta Nature Geoscience -lehdessä.
"Todella kriittinen on hiilidioksidin määrä ilmakehässä", sanoi tutkimuksen avustaja Stephen Meyers, paleoklimatologi Wisconsinin yliopistosta, Madison.
Suuri skenaario korkeasta hiilidioksidista ja korkeasta kallistuskulmasta voi olla erityisen tuhoisa Antarktista peittävän mailin paksuisen jään kanssa.
Menneisyyden jälleenrakentaminen
Noin 40 000 vuoden aikana maapallon akseli kallistuu edestakaisin "kuin keinutuoli", Meyers sanoi. Tällä hetkellä tämä kaltevuus on noin 23,4 astetta, mutta se voi olla niin pieni kuin 22,1 astetta tai jopa 24,5 astetta.
Kaltevuus on tärkeä missä ja missä auringonvalo osuu maailmaan, ja voi siten vaikuttaa ilmastoon.
Meyers ja hänen avustajansa käyttivät muutamia tietolähteitä maapallon ilmaston menneisyydestä rekonstruoidakseen historian, kuinka Antarktikan jää on reagoinut tähän kallistumiseen. Yksi lähde oli kalsiumkarbonaatti valtameren pohjasta, jonka jättävät yksisoluiset organismit, nimeltään bentikkaforaminifera. Nämä organismit erittävät kalsiumkarbonaattikuorensa ympärilleen, lukitsemalla globaalin, jatkuvan valtamerten ja ilmakehän kemiallisen rekisteröinnin.
Sedimenttirekisterit oikealta Antarktiksen läheltä tarjosivat toisen lähteen ilmastohistoriasta - erikoisuus tutkimuksen avustajalle ja paleoklimatologille Richard Levylle GNS Sciencestä ja Victoria University of Wellingtonista Uudesta-Seelannista. Nämä sedimentit, jotka on porattu valtameren pohjasta pitkiksi sarakkeellisiksi ytimiksi, ovat myös ennätys menneisyydestä. Esimerkiksi jäätikkö kaataa selkeän seoksen mutaa, hiekkaa ja soraa paikkaan, missä se sijaitsee. Nämä ytimet tarjoavat erittäin yksityiskohtaisen kuvan siitä, missä jäälevyt olivat, Meyers sanoi, mutta tietueissa on aukkoja.
Jääsyklit
Kummankin lähteen tietojen perusteella tutkijat kokosivat yhteen Antarktikan historian 34 miljoonasta viiteen miljoonaan vuotta sitten. Ensimmäiset suuret jäälevyt Antarktisella muodostuivat 34 miljoonaa vuotta sitten, Levy sanoi, ja ympäri vuoden merijäästä tuli normi vasta 3 miljoonaa vuotta sitten, kun hiilidioksidipitoisuus laski alle 400 osaa miljoonaan.
Noin 34 miljoonasta vuodesta 25 miljoonaan vuoteen sitten hiilidioksidi oli erittäin korkea (600–800 ppm) ja suurin osa Antarktikan jäästä oli maalla sijaitsevaa, ei kosketuksessa mereen. Mantereen jään eteneminen ja vetäytyminen olivat suhteellisen herkät planeetan kallistumiselle tällä hetkellä, tutkijat havaitsivat. Noin 24,5–14 miljoonaa vuotta sitten ilmakehän hiilidioksidi laski välillä 400–600 ppm. Jäälevyt etenivät useammin mereen, mutta kelluvaa merijäää ei ollut kovin paljon. Tällä hetkellä planeetasta tuli melko herkkä maapallon akselin kallistumiselle.
13 - 5 miljoonaa vuotta sitten hiilidioksidipitoisuus laski jälleen ja oli niinkin alhainen kuin 200 ppm. Kelluva merijää tuli näkyvämmäksi, muodostaen kuoren avoimen valtameren yli talvella ja ohentuen vain kesällä. Herkkyys maan kallistumaan laski.
Ei ole täysin selvää, miksi tämä muutos herkkyydessä vinoon, Levy kertoi Live Sciencelle, mutta syy näyttää liittyvän jään ja valtameren väliseen kontaktiin. Korkean kallistuman aikaan napa-alueet lämpenevät ja päiväntasaajan ja napojen väliset lämpötilaerot muuttuvat vähemmän äärimmäisiksi. Tämä puolestaan muuttaa tuulen ja virran kuvioita - jotka johtuvat pääosin tästä lämpötilaerosta - lopulta lisäämällä lämpimän meriveden virtausta Antarktiksen reunaan.
Kun jää on enimmäkseen maata, tämä virta ei kosketa jäätä. Mutta kun jäälevyt maadoitetaan valtameren pohjaa vasten, kosketuksissa virtausten kanssa, lämpimän veden virtauksella on paljon merkitystä. Kelluva merijää näyttää estävän osan virtauksesta vähentäen jäälevyn taipumusta sulaa. Mutta kun hiilidioksiditasot ovat riittävän korkeat, että kelluva merijää sulaa, mikään ei pysäytä niitä lämpimiä virtauksia. Silloin näyttää siltä, että maan kallistumisella on eniten merkitystä, kuten tapahtui 24,5–14 miljoonaa vuotta sitten.
Tämä historia kertoo ongelmia Antarktikan tulevaisuudelle. Vuonna 2016 hiilidioksidin taso maan ilmakehässä nousi pysyvästi yli 400 ppm: n. Viimeisen kerran maapallon geologisessa historiassa hiilidioksidin ollessa näin korkea, Antarktis ei ollut ympäri vuoden merijäätä, Levy sanoi. Jos päästöt jatkavat sellaisenaan, merijää hajoaa, Levy sanoi, "ja me hyppäämme takaisin maailmaan, jota ei ole ollut olemassa miljoonien vuosien ajan".
"Etelämantereen herkät merenpohjaiset jäänlevyt tuntevat nykyisen suhteellisen korkean kallistumamme vaikutuksen, ja valtameren lämpeneminen Antarktikan reunuksilla vahvistuu", hän sanoi.
Toinen tutkijaryhmä ilmoitti maanantaina (14. tammikuuta), että Etelämantereen sula on jo kuusi kertaa nopeampi kuin vain muutama vuosikymmen sitten. Tutkijat havaitsivat, että maanosa menetti noin 40 gigatonnia jäätä vuodessa vuosina 1979 - 1990. Vuosina 2009 - 2017 se menetti keskimäärin 252 gigatonnia jäätä vuodessa.
Tutkijat etsivät nyt pieniä variaatioita herkkyydessä Maan kallistumiselle, joita esiintyy heidän löytämissään kolmessa laajassa kuviossa, mutta tärkein viesti on jo selvä, Levy sanoi.
"Etelämantereen merijää on selvästi tärkeä", hän sanoi. "Meidän on jatkettava ja keksittävä keinoja päästötavoitteiden saavuttamiseksi."
