Băng Nam Cực nói về hàm lượng khí mê-tan và CO2 trong bầu khí quyển của Trái đất trong 800 nghìn năm qua • Alexey Gilyarov • Tin tức khoa học về "Yếu tố" • Sinh thái học, Khí hậu

Băng Nam Cực nói về hàm lượng mêtan và CO 2 trong bầu khí quyển của Trái đất trong 800 nghìn năm qua

Trạm Nam Cực châu Âu "Concordia" trên mái vòm "C". Hai tòa nhà chính là "yên tĩnh" (phòng thí nghiệm, phòng ngủ, trung tâm y tế) và "ồn ào" (phòng ăn, nhà bếp, nhà xưởng). Vào mùa đông, 16 người có thể sống ở nhà ga, vào mùa hè – 32. Nhiệt độ không khí trung bình hàng năm: -50,8 ° C. Tối thiểu: -84,6 ° C. Nhiệt độ mùa hè bình thường: -30 ° C, mùa đông bình thường: -60 ° C. Ảnh từ www.concordiastation.org

Phân tích bong bóng khí bịt kín trong băng Nam Cực làm cho nó có thể khôi phục lại các động lực chi tiết của khí carbon dioxide và mêtan trong khí quyển trong 800 nghìn năm qua. Nồng độ của cả hai loại khí tạo ra những dao động theo chu kỳ chính xác với khoảng thời gian khoảng 100 nghìn năm, nhưng chúng chưa bao giờ đạt tới những giá trị cao như được quan sát hiện nay.

Năm 1999 trên tạp chí Thiên nhiên Một bài báo xuất hiện mà vẫn chưa được chú ý bởi giới truyền thông, mặc dù ý nghĩa khoa học và thực sự mang tính xã hội của nó khó có thể được đánh giá quá cao. Một nhóm lớn các nhà nghiên cứu từ các quốc gia khác nhau đã tóm tắt kết quả phân tích cột băng dài nhất (trên 3 nghìn mét) lấy tại trạm Vostok của Nga ở vùng sâu vùng Đông Nam Cực (xem: Khí hậu và lịch sử khí quyển của 420.000 năm trước) năm từ lõi băng Vostok, Nam Cực //Thiên nhiên. V. 399. P. 429-436).Tảng băng này, đã hình thành từ lượng mưa trong hàng trăm ngàn năm, chứa đựng trong các bong bóng khí khổng lồ của nó – một tảng đá trên Trái đất 100 nghìn, 200 nghìn, và thậm chí 400 nghìn năm trước. Phân tích thành phần khí trong các phòng thí nghiệm, trên thực tế, các nhà khoa học đã có thể xác định trực tiếp hàm lượng của các khí nhà kính quan trọng như CO 2 trong quá khứ.2 và mêtan CH4. Và bằng cách đánh giá hàm lượng tương đối của đồng vị nặng của hydro – deuterium – trong các lớp băng khác nhau, có thể theo dõi nhiệt độ không khí thay đổi như thế nào trong 400 nghìn năm qua (khi hơi nước ngưng tụ, các phân tử có chứa deuterium đòi hỏi ít làm mát hơn chứa hydro thông thường).

Phân tích dữ liệu thu được tại trạm Vostok cho thấy hơn 420 nghìn năm hàm lượng carbon dioxide và mêtan thay đổi đồng bộ và theo chu kỳ, và nhiệt độ cho thấy cùng một tính chất chu kỳ. Khoảng 100 ngàn năm một lần có cả sự gia tăng nhiệt độ và sự gia tăng nồng độ khí nhà kính. Sau đó cả nhiệt độ và hàm lượng khí nhà kính giảm và thời gian làm mát toàn cầu dài hơn nhiều, theo sau là sự gia tăng đáng kể khối lượng của các sông băng.Tính chất chu kỳ chính của nhiệt độ và hàm lượng khí nhà kính trong 400 nghìn năm qua được xác định bằng những thay đổi thường xuyên trong quỹ đạo của Trái Đất – cái gọi là chu kỳ Milankovitch, chủ yếu bằng sự kết hợp giữa tiền đề và góc nghiêng của trục Trái đất đến nhật thực (xem chu kỳ Milankovitch để biết thêm chi tiết).

Về sự băng giá có thể được đánh giá bởi giá trị khác, giá trị được đánh giá độc lập – hàm lượng tương đối của đồng vị oxy nặng 18O trong trầm tích đáy biển. Phương pháp này dựa trên thực tế là trong thời gian khi một phần quan trọng của đất được bao phủ bởi băng, sự trở lại của nước xuống đại dương giảm, và nước còn lại được làm giàu 18O, bởi vì trước hết các phân tử nước chứa đồng vị ánh sáng thông thường của oxy bay hơi và được mang đi các lục địa – 16O. Thành phần đồng vị của nước biển, lần lượt, được phản ánh bởi thành phần của vỏ vôi của sinh vật phù du nhỏ – coccolithophores và foraminifera, khi chúng chết, tham gia vào sự hình thành trầm tích đáy.

Việc khoan đá trên mái vòm "C" đã kết thúc. Ở bên trái – loại lều làm việc mùa hè. Ở bên phải – những người tham gia dự án ném những mảnh băng, hàng trăm nghìn năm tuổi, trong ly rượu sâm banh. Bong bóng khí nổ khi ra khỏi áp lực to lớn.Khoảnh khắc đau khổ duy nhất là mùi dầu hỏa được sử dụng làm bùn khoan. Ảnh của Guillaume Dargaud từ www.gdargaud.net

Việc khoan tại trạm Vostok đã bị ngưng vào năm 1999 bởi vì mũi khoan tiếp cận mái nhà của hồ băng, cũng nhận được tên Vostok (xem: Vostok (hồ)). Tuy nhiên, vào thời điểm này, các mẫu băng bắt đầu được lấy ở những nơi khác ở Nam Cực. Một trong những dự án thành công nhất trong thời gian qua là EPICA (Dự án Châu Âu về Băng cốc ở Nam Cực – Dự án khoan băng châu Âu ở Nam Cực), tập hợp các nhà nghiên cứu từ nhiều nước ở Tây Âu, chủ yếu là Pháp và Ý. Nhà ga Concordia (Concordia), được thành lập theo dự án này vào năm 2005, nằm trên cái gọi là Dome C (Dome C), nơi có gió ít hơn nhiều so với khu vực ga Vostok, và nơi có rất ít lượng mưa, làm cho các lớp băng hình thành hàng năm mỏng hơn đáng kể. Đã khoan 3200 m (nhiều như tại trạm Vostok), các nhà nghiên cứu đã có được một cột băng đã hình thành trong một khoảng thời gian dài hơn 800 nghìn năm. Khoan đã được dừng lại khi khoan gần như đạt đến cơ sở đá của mái vòm.

Một trong những kết quả quan trọng nhất của việc phân tích băng từ mái vòm "C" đã được xác nhận cho 400 nghìn cuối cùngnăm của quá trình thay đổi trong nội dung của deuterium và khí nhà kính, mà trước đây đã được phát hiện tại trạm Vostok. Trong một giai đoạn trước đó trải dài từ 800 nghìn đến 400 nghìn năm trước, chu kỳ khoảng 100 nghìn năm cũng được truy tìm, kết nối với những thay đổi trong các tham số của quỹ đạo của Trái đất. Dữ liệu về thành phần đồng vị của trầm tích đáy biển có sẵn cho tất cả thời gian này xác nhận sự thay đổi chính xác của sự khởi đầu và rút lui của các sông băng trên đất liền.

Trong các ấn phẩm xuất hiện trên tạp chí mới nhất Thiên nhiênSự chú ý chính được trả cho các kết quả phân tích 200 m dưới của lõi băng, trong khoảng thời gian 650-800 nghìn năm trước. Hàm lượng CO2 tại thời điểm đó nó thấp hơn trong tất cả các thời đại tiếp theo, lên tới 180-210 ppm (phần triệu – ppm), thấp hơn gần 2 lần so với mức hiện tại là 380 ppm. Tuy nhiên, tính chất chu kỳ của những thay đổi vẫn giữ nguyên.

Đường cong trên – biến động nhiệt độ. Đường cong dưới – Hàm lượng carbon dioxide (CO)2) tính bằng ppm (phần triệu) cho 800 nghìn năm theo lõi băng từ mái vòm "C" (màu tía, màu lam, màu đenchấm đỏ), từ trạm Vostok (chấm xanh) và từ Taylor Dome ((chấm nâu). Đường gạch ngang hiển thị nhiệt độ trung bình hoặc hàm lượng CO2 trong một khoảng thời gian cụ thể. Quy mô thời gian là hàng trăm nghìn năm trước (kyr BP, kiloyears trước khi có mặt). Màu sắc khác nhau được sử dụng để chỉ dữ liệu được xuất bản trong các bài viết khác thu được ở những nơi khác nhau hoặc ở một nơi, nhưng sử dụng các phương pháp khác nhau. Hình từ bài báo được thảo luận Lüthi và cộng sự, 2008

Nghiên cứu thành phần khí của bọt khí từ mái vòm "C", các tác giả sử dụng các phương pháp khác nhau. Đặc biệt, phổ hấp thụ laser (xem: Phổ hấp thụ laser) được sử dụng trong Phòng thí nghiệm Vật lý Môi trường và Môi trường của Đại học Bern, và sắc kí khí (xem: Sắc ký khí lỏng) trong phòng thí nghiệm băng ở Grenoble. Dữ liệu thu được bằng các phương pháp khác nhau cho thấy sự đồng thuận tốt, mặc dù sự lây lan của các giá trị lớn hơn ở nồng độ thấp của các khí được nghiên cứu.

Động lực nội dung CO2 (tính bằng ppm, ppm – phần triệu) trong khí quyển 800-600 nghìn năm trước theo phân tích bong bóng khí trong lõi băng từ mái vòm "C" (Trạm Concordia, Đông Nam Cực). Trên: độ sâu quy mô của băng – từ 3040 đến 3190 m. Xuống dưới: quy mô thời gian (nghìn năm trước). Màu sắc khác nhau cho thấy các giá trị thu được trong các phòng thí nghiệm khác nhau bằng cách sử dụng một số phương pháp khác nhau.MIS (Giai đoạn đồng vị biển) – các giai đoạn trong lịch sử Trái đất, được phân lập trên cơ sở phân tích đồng vị của trầm tích đáy biển. Hình từ bài báo được thảo luận Lüthi và cộng sự, 2008

Nếu sự biến động quy mô lớn trong hàm lượng carbon dioxide phần lớn được xác định bởi những thay đổi trong hệ thống quan hệ giữa đại dương và đất liền, thì biến động về nồng độ mêtan phụ thuộc nhiều hơn vào các quá trình xảy ra trên đất liền, đặc biệt là gió mùa. Trong phần lớn thời gian được bảo hiểm, hàm lượng mêtan dao động từ 350 đến 800 ppb (phần tỷ – tỷ lệ phần trăm), tuy nhiên, hiện nay nồng độ mêtan cao hơn đáng kể và lên đến 1770 ppb. Tần suất của các chu trình mêtan chính là khoảng 100 nghìn năm, mặc dù phân tích quang phổ của toàn bộ chuỗi cũng cho thấy thời kỳ 41 nghìn năm và 23 nghìn năm. Tất cả chúng đều liên quan đến một số đặc điểm của quỹ đạo của Trái Đất.

Những thay đổi trong mêtan CH4 (tính theo phần tỷ, ppb – phần tỷ) trong khí quyển trong 800 nghìn năm. Năm 1950 đã được thực hiện như là sự khởi đầu của đếm ngược (cạnh trái của quy mô). Dòng màu nâu trên cùng – theo lõi băng từ trạm Vostok. Đường cong trung bình (màu đỏ, sau đó màu đen, và với các chấm màu xanh) – theo dữ liệu cốt lõi từ mái vòm "C" (chấm đen – dữ liệu đã xuất bản trước đó, đỏ – kết quả phân tích ở Grenoble, màu lam – ở Bern). Đường cong dưới màu đen – Hàm lượng deuterium (các pic tương ứng với nhiệt độ tăng). Inset top right – Dữ liệu chi tiết trong khoảng thời gian 650-800 nghìn năm trước. Đường cong trên – Hàm lượng deuterium trong trầm tích biển (nhiệt độ đại dương), đường cong trung bình – hàm lượng metan trong khí quyển, thấp hơn – hàm lượng của deuterium trong băng từ mái vòm "C". Hiển thị là khả năng dự phòng rất tốt của họ. Hình từ bài báo được thảo luận Loulerlegue et al., 2008

Mặc dù đã đạt được những tiến bộ, các nhà khoa học đang tìm kiếm các điểm ở Đông Nam Cực, nơi họ có thể nhận được một lõi băng, bao phủ một khoảng thời gian dài hơn, lên tới 1,5 triệu năm.

Nguồn:
1) Dieter Lüthi, Martine Le Floch, Bernhard Bereiter, Thomas Blunier, và cộng sự. Nồng độ carbon dioxide có độ phân giải cao kỷ lục 650.000-800.000 năm trước thời điểm hiện tại // Thiên nhiên. V. 453. P. 379-382.
2) Laetitia Loulergue, Adrian Schilt, Renato Spahni, và cộng sự. Các tính năng quỹ đạo và các thiên niên kỷ của khí quyển CH4 hơn 800.000 năm qua // Thiên nhiên. 2008. V. 453. trang 383-386.
3) Ed Brook. Palaeoclimate: Windows trên nhà kính // Thiên nhiên. V. 453. P. 291-292.

Xem thêm:
1) Đóng băng được đi kèm với bụi trên 800 nghìn năm, "Yếu tố", 14.04.2008.
2) Khí hậu của Nam Cực trong 800 nghìn năm qua đã được xác định bởi những thay đổi trong quỹ đạo của Trái đất, "Yếu tố", ngày 17 tháng 8 năm 2007.
3) Dự án Châu Âu về Băng đá ở Nam Cực (EPICA).

Alexey Gilyarov


Like this post? Please share to your friends:
Trả lời

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: