בקיץ הנוכחי, אלכס אנסיו יבלה שלושה שבועות מוקף באלפי חורים ביריעה של קרח ארקטי. הוא וצוותו יחנה מיילים מהיישוב הקרוב ביותר, מוקף בנוף שנקרע על ידי נקיקים ענקיים ולא יציבים. הדרך היחידה פנימה או החוצה היא באמצעות מסוק. נוף הצלילים של המדענים יצטמצם לריסוק של ערכות על פני הקרח, לעומס נחלי הקרחונים ולגניחה מדי פעם של יריעת קרח מסיבית המסתדרת מחדש את עצמה.
תוכן קשור
- אושר: גם אנטארקטיקה וגם גרינלנד מאבדות קרח
"זה כמו להיות על כוכב לכת אחר", אומר אנסיו, ביוגאוכימיקאי מאוניברסיטת בריסטול באנגליה שעובד בקוטב הצפוני כ 15 שנה. "הדבר היחיד שאתה רואה סביבך הוא קרח."
הוא וצוותו יבלו שבועות על הטלאי המבודד הזה של יריעת הקרח של גרינלנד על מנת לפקח על השלוליות שעלולות להיות בכוחן לתפעל את האקלים של כדור הארץ.
קוטרי החור הצירוקוניט משתנים בגודלם מרוחב העיפרון לזו של מכסה פח האשפה. (ג'וזף קוק) היכולת להתמודד עם האקלים של כדור הארץ שלנו אינה מבודדת לשלוליות ארקטיות. חיידקים בתוך הבריכות הקטנות הללו, השוכנים בתוך משקעים מלאי שפתיים קבורים מיילים מתחת לגיליון הקרח באנטארקטיקה, יכלו להכיל את היכולת לשנות ברצינות את מחזור הפחמן העולמי, כמו גם את האקלים. והחוקרים החלו רק לאחרונה לנווט בעולמות הזעירים הללו.
השלוליות שחקר אנסיו נקראות חורים בקריוקוניט - "קריו" שמשמעותה קרח ו"מצית "שמשמעותה" אבק ". הם מתפתחים כאשר ערימות של פסולת מנופחת רוח מתמקמות על המשטח הלבן והמחזרי של קרחון או סדין קרח. כהה יותר מהשלג והקרח, פסולת זו סופגת יותר חום מהשמש מסביבתה וגורמת לכך שהקרח שמתחתיה יתמוסס לחורים גליליים של עד כמטר לעומק.
מדענים חשבו פעם שחורים אלה נטולי חיים. אולם החוקרים מגלים כעת שהם למעשה מכילים מערכות אקולוגיות מורכבות של חיידקים כמו חיידקים, אצות ווירוסים.
מיליוני חורים אלה, שבדרך כלל נעים מרוחב העיפרון לרוחב מכסה של פח זבל, סדיני קרח מסחריים בתבנית דמוית גבינה שוויצרית ברחבי העולם. צוותו של אנסיו העריך כי באופן כללי, שטח הפנים של החורים הללו מסתכם בכ- 9, 000 מיילים רבועים. זה קצת יותר קטן ממדינת ניו המפשייר.
כאשר המערכות האקולוגיות האפלות והמטונפות הללו מתרחבות על פני הקרח, הן יכולות לגרום למה שאחרת יהיה משטח קירור רפלקטיבי לספוג יותר ויותר חום מהשמש. זה עלול להאיץ את התכה של יריעת הקרח גרינלנד, כך דיווח הצוות במרץ בכתב העת Geochemical Perspective Letters .
אולם הצוות של אנסיו מצא גם כי אורגניזמים בחורים אלה יכולים להשפיע על קירור על פני כדור הארץ על ידי יניקה פעילה של פחמן דו חמצני מהאטמוספרה באמצעות פוטוסינתזה. למעשה, כאשר המיקרו-אורגניזמים מוציאים מספיק את גזי החממה הזו מהאטמוספרה, החורים מתנהגים כמו כיורי פחמן.
אם חורים אלה עוזרים לקרר או לחמם את כדור הארץ נותר לראות. אולם ככל שאקלים חם יותר יוצר יותר חורים, נראה כי האיזון נוטה לעבר התחממות נטו במקום להתקרר על האווירה.
אנסיו וצוותו יעבדו בקיץ כדי לפקח על התכונות הכימיות והפיזיקליות של החורים הללו בפירוט מסקרן בכדי להבין טוב יותר כיצד הם עשויים להשפיע על התנהגויות קרחוניות ועל האקלים המשתנה של כדור הארץ.
כאשר מספיק אבק מצטבר על דף קרח, חורי הקריוקוניט מתמזגים והופכים לאגמים, כמו זה בגרינלנד. (ג'וזף קוק) הרעיון שמיקרואורגניזמים יכולים לחיות על קרחונים ויריעות קרח - קל וחומר לשגשג בקנה מידה משמעותי ברחבי העולם - הוא עדיין חדש יחסית למדע. עד סוף שנות התשעים החוקרים ראו בדרך כלל קרח בשני הקטבים כסביבות סטריליות פחות או יותר.
"כשאתה מסתכל על קרחון או על סדין קרח, אתה לא רואה שום דבר שעשוי לתת לך רמזים אם יש שם חיים, " אומרת ג'מה וודהאם, עמיתה של אנסיו באוניברסיטת בריסטול. הביולוגים לא ממש חקרו סביבות קרחוניות עד סוף שנות התשעים, כאשר הופיעו העדויות הראשונות לחיים המיקרוביאלים.
חוסר העניין הקודם לא נבע ממגבלות טכנולוגיות, מסביר וודהאם. כל מה שהיה צריך למצוא חיים היה באיסוף מי נמס מול קרחון ולחפש סימנים של מיקרואורגניזמים פעילים. "אף אחד לא עשה את זה", אומר וודהאם. "זה נשמע קצת מטורף, אבל אני מניח שכך הדברים מתפתחים לפעמים."
מאז שנות ה -90 של המאה העשרים התרחש גל של מחקר שבדק חיידקים החיים על פני הקרחונים או מתחת לגליונות הקרח. בשנים האחרונות מצאו החוקרים כי חיידקים אלה רחוקים מלהיות רדומים. למעשה, צוותו של אנסיו דיווח במחקר שנערך ב -2009 כי חיידקים בחלק מחורי הקריוקוניט פעילים ביולוגית כמו אלה שנמצאו בקרקע חמה יותר דרומית לים התיכון.
"זה היה ממש מפתיע לאור הטמפרטורה הנמוכה ותנאי התזונה הנמוכים [של הסביבה], " אומר ג'וזף קוק, חוקר חור בקריוקוניט מאוניברסיטת שפילד, שלא היה מעורב במחקר זה.
במהלך שנה פעילות זו עשויה לשאוב במצטבר ככל שמוערך כ- 63, 000 טון קיסרי פחמן דו חמצני, כך דיווח צוותו של אנסיו בעיתון 2009. זה דומה לפליטות מכ -13, 500 מכוניות בשנה נתונה, הוא אומר.
"[המחקר של אנסיו] היה באמת הניסיון הראשון לכמת את כמות הפחמן שנכנס ויצא ממערכות אלו, שהיה צעד ענקי וחשוב מאוד", אומר קוק.
אלכס אנסיו וצוותו ישנים באוהלים על הקרח במהלך לימודי השטח שלהם. חלק מהקרח שמתחת לאוהל נמס, אולם האוהל מתנהג כמבודד ושומר על מרבית הבסיס קפוא, אומר אנסיו. (כריס בלס) הממצאים של אנסיו לא היו בהכרח מה שהיית מצפה לגוף של מים מתוקים. רוב הבריכות והאגמים משחררים בדרך כלל יותר פחמן דו חמצני באטמוספרה באמצעות פירוק של חומר אורגני מכפי שהם סופגים באמצעות פוטוסינתזה.
הסיבה לכך היא שרוב הבריכות והאגמים יושבים ביערות ומקבלים זרימה קבועה של שרידי בעלי חיים וצמחים מאותם יערות דרך מי תהום. כתוצאה מכך, בריכות ואגמים מכילים לעתים קרובות הרבה חומר מפורק, ופירוק מתרחש לעתים קרובות יותר ממה שעושה פוטוסינתזה, מסביר אנסיו.
לעומת זאת, חורי קריוקוניט מבודדים מיערות - לעיתים בעשרות מאות קילומטרים - ומקבלים את מרבית החומר האורגני שלהם דרך כתמים של פסולת מוטסת. אין כל כך הרבה חומר להתפרק, כך שאורגניזמים פוטוסינתזים נוטים לשלוט, אומר אנסיו.
עם זאת, לא צריך להרבות בתרחיש זה. אם המשקעים בתוך החורים נעשים עבים מדי, אור השמש לא יכול להגיע לתחתית. זה מגביל את הפוטוסינתזה ושיעור הפירוק מתחיל להשתלט.
"כל הדינמיקות הללו תלויות מאוד בתנועת הקרח ובהקלה על הקרח, " אומר אנסיו. זה יכול להשתנות על בסיס יומיומי ועונה לעונה. "לפעמים יש לך הרבה נמס ואתה מחלק מחדש את הגרגירים בשכבות דקות יותר, או לפעמים הם מצטברים בחלקים מסוימים של הקרחון."
הצוות של אנסיו ינסה להתייחס לשאלה כיצד החורים הללו משתנים עם הזמן על ידי שינה לידם ומעקב אחר פעילותם ביום וביום הקיץ.
קולות המדרסים והמים הזורמים הם הרעש היחיד שתשמעו בסביבה זו, אומר אנסיו. (כריס בלס) נסע לקצה ההפוך של העולם מאתר השדה של אנסיו, ותמצא מאפיין נוסף של קרחונים שעשוי למלא תפקיד חשוב באקלים של כדור הארץ: אגמים מאסיביים הקבורים מתחת לגובה של עד 2.5 מיילים של קרח אנטארקטי.
אגמים נסתרים אלה, חלקם דומים בגודלם לאגמים הגדולים של צפון אמריקה, תפסו את תשומת ליבם של חוקרים כמו אנסיו וודהאם בשנים האחרונות מכמה סיבות. אגב, אגמים אלו מכילים מים שנלכדו במשך מיליוני שנים, המאכלסים חיים קיצוניים שמעולם לא נחשפו להשפעות אנושיות.
ייתכן שהאגמים אוגרים כמויות גדולות של מתאן גז החממה החזק, הקפוא בצורה שנקראת מתאן הידרטים. אם ירידות הקרח של אנטארקטיקה מתמוטטות, היא הייתה חושפת את ההידרטים הללו, ומציגה אותם במי הים כאשר האוקיאנוס נשטף על חלקים של היבשת. הידרזים המייצבים יהפכו לבועות גז מתאן ויחממו את האווירה, כך דיווחו וודהאם ועמיתיהם במחקר שפורסם ב- Nature בשנת 2012.
החוקרים איתרו יותר מ -400 מהאגמים התת-סביבתיים האלו מתחת לגיליון הקרח האנטארקטי במהלך 50 השנים האחרונות באמצעות מכ"ם ודימות לוויין מוטסים. אך רק בשנת 2013 צוות חוקרים בינלאומי שאפתני קידח בהצלחה חור קדח דרך כמעט חצי מייל קרח לפני השטח של אחד האגמים הללו לראשונה.
הם קידחו שוב בהצלחה בשנת 2015 במקום סמוך, והגיעו לראשונה לאזור ההארקה של יריעת קרח. אזור ההארקה הוא אזור בו יריעת קרח מאבדת קשר עם היבשה וצפה לים.
חוקרי דגימות משקעים ומים שנאספו מאזור ההארקה יספקו לצוות תובנות חדשות לגבי יציבות גיליון הקרח המערבי אנטארקטי והפוטנציאל שלו להגדיל את מפלס הים העולמי אם הוא יתמוטט. הצוות ימדוד גם את הפעילות המיקרוביאלית במשקעים אלה כדי להבין טוב יותר את תפקידם של החיידקים הקבורים הללו במחזור הפחמן העולמי.
סלאווק טולצ'יק, חוקר מאוניברסיטת קליפורניה, סנטה קרוז שהיה אחד המדענים המובילים בהישגי אבני הדרך הללו, מתאר את המתיחות בהמתנה לציודם להגיע לאתר המקדחה שלהם בשנת 2013, לאחר יותר מחמש שנות תכנון עם בערך 50 משתפי פעולה בינלאומיים.
החוקרים דאגו לציוד שלהם - במשקל כולל של כ -300, 000 פאונד - לנסוע בתוך 12 מכולות משלוחים לאורך 800 מיילים של קרח כדי להגיע לאגם ווילאנס התת-אזורי בדרום מערב אנטארקטיקה. רדודים יותר מאגמים תת-אזוריים אחרים, ווילאנס סיפק לחוקרים סיכוי סביר להצלחה בגלל הנגישות היחסית שלה לעומת אגמים אחרים הקבורים מתחת למיילים של קרח.
נדרשו נהגי משאיות שבועיים לסחוב את הציוד - חלקם עדין ביותר - לאתר המקדחה. כל מה שהמדענים יכלו לעשות היה לחכות שוב בתחנת המחקר מקמרדו ולהקשיב בזמן שמפעילי המשאיות הזעיקו את דוחותיהם.
"שמענו כמה סיפורי אימה", אומר טולצ'יק, והסביר כי הנהגים הזעיקו לדווח על פריטים שבורים וביקשו ציוד ריתוך נוסף. למרבה המזל, רוב הנזק היה מבודד למכלי המשלוח ולא לתכולתם.
"כשטסנו פנימה, מה שהיה בתוך המכולות שרד מספיק טוב כדי שנוכל להשתמש בו, אבל המכולות עצמן היו די מכות ונראו כאילו הן עברו המון", אומר טולצ'יק.
טולצ'יק ועמיתיו הקימו משהו שנקרא תרגיל מים חמים כדי לגשת לאגם ווילאנס. במהלך 24 שעות, החוקרים משעממים חור בקוטר רגל על ידי שאיבת מים חמים בעוצמה כלפי מטה והפיצו אותם כך שככל שהתעמק החור לא קפא מעצמו.
לאחר שהגיעו בהצלחה אל פני האגם, החוקרים שלחו בדיקות במורד הבור כדי לאסוף נתונים ודגימות. אך הם נאלצו לעשות זאת בזהירות ובניקיון. אם הם היו מזהמים חלק מהציוד שלהם, הם עלולים להסתכן באיסוף חיידקים מודרניים שיבוללו את ממצאים וישתמרו בבית גידול בתולי אחר.
לשמחתם והקלתם, הצוות מצא עדויות לחיידקים החיים במים, אומר טולצ'יק. היו כמה רגעים במהלך הדרך שהצוות דאג שהם סגרו במשך שנים של תכנון והוציאו מיליוני דולרים במאמץ להשיג חלל חסר חיים.
הממצאים שלהם עוזרים לתמוך ברעיון שכמויות גדולות של מתאן המופק מיקרוביאלית עשויות לשבת מתחת ליריעת הקרח באנטארקטיקה. המיקרובים עשויים לייצר מתאן זה על ידי פירוק יערות קדומים וחומרים אורגניים אחרים מתחת לקרח, הציעו וודהאם, אנסיו, טולצ'יק ועמיתים בדו"ח הטבע שלהם לשנת 2012.
חוקרים החוקרים חורים בקריוקוניט חייבים לפעמים ללבוש חליפות נקיות כדי למנוע זיהום דגימות המיקרוביום שלהם. (אלכס אנסיו) על פי הערכות המבוססות על מדידות משקעים שנאספו מתחת לירידת הקרח של גרינלנד - אנלוגיה דומים אך דקים בהרבה לגיליון הקרח באנטארקטיקה - הצוות חישב שיכולים להיות עד 3.9 מיליון טונות קיסריים של מתאן שהוסתרו מתחת לקרח האנטארקטי.
בהתחשב בעוצמת המתאן כגז חממה, זה יכול להוות בעיה לאווירה של כדור הארץ אם חלק גדול מגליון הקרח יתמוסס. ולפי הערכות החוקרים מאוניברסיטת מסצ'וסטס, אמהרסט ואוניברסיטת מדינת פנסילבניה, הדבר עלול לקרות עד סוף המאה.
מרטין זיגרט, קרחוני קרחולוג במכללת אימפריאל לונדון, היה חלק מהצוות שתיאר לראשונה אגם תת-סיבתי בשנת 1996. לדבריו, הערכות לגבי כמות המתאן שיושבת מתחת לקרח האנטארקטי הן מתקבלות על הדעת.
עם זאת, החוקרים יצטרכו למדוד את הפעילות החיידקית במשקעים רטובים מתחת ליריעות הקרח כדי לחזק את ההשערה שלהם, אומר זיגרט. "זה די פשוט. סוג המדע שאתה צריך לעשות, הקושי להגיע לשם וקידוח המים החמים."
גם אם ההערכות של יריעת הקרח שמתמוטטות בסוף המאה היו נכונות, עם זאת, ככל הנראה ייקח הרבה יותר זמן מההשפעה של מתאן הידרטים להתגלות באווירה, אומר אלכסיי פורטנוב, חוקר באיזור הארקטי. אוניברסיטת טרומסו בנורווגיה. פורטנוב בוחן את שרידי מתאן הידרטים שנחשפו בסוף עידן הקרח האחרון באיזור הארקטי, וכן את מתאן הידרטים המפשרים כיום מהפרפרוסט הארקטי היום. לדבריו, גם אם מתכות הידראטות היו מתחת לגיליון הקרח באנטארקטיקה, והן נעשו יציבות והחלו לבעבע מתאן במי הים אל פני השטח, יידרשו מאות שנים למאגר מתאן אלה להשפיע על האקלים העולמי.
"כובעי הקרח קורסים יותר ויותר מהר בשנים האחרונות, " אומר פורטנוב. "אבל בכל זאת, כדי להשיג את כמות המתאן מאותן הידרטים לגז כדי לשנות איכשהו את האקלים, זה ייקח לא מעט זמן."
בינתיים, מתאן מתייבש ההפשרה מחלל האפרפרוסט ולאורך רכסי רצפה רצפתיים כבר משחררים גז חממה זה לאטמוספרה בשיעורים משמעותיים, אומר פורטנוב. יריעות קרח הן רק אחת מרבות חנויות המתאן הקפואות המופשרות.
השלב הבא לעבודת מתאן-הידראט תת-סיבתי יהיה להבטיח מימון רב יותר לצאת למסע קידוח נוסף לאגם עמוק יותר. מאמצים קודמים - כמו המאמץ המולטי מיליוני דולר לקדוח באגם אלסוורת 'בשנת 2012 - נכשלו. לכן, לפני שמנסים לגשת לאגמים עמוקים יותר עם ציוד קיים, החוקרים והמהנדסים צריכים לשתף פעולה בכדי לפתח טכניקות חדשות לפרויקטים עמוקים יותר.
"אנחנו רק צריכים להגיע לשם ולקבל את הדגימות, " אומר וודהאם. "זה אחד האתגרים של שני העשורים הבאים."
מרחבים גדולים של קריוקוניט - או אבק קרח - מכסים את גיליון הקרח של גרינלנד וקרחונים אחרים ברחבי העולם, מחשיכים את משטחיםיהם וגורמים להם לספוג חום מהשמש. (ג'וזף קוק) בעוד שקרחונים ויריעות קרח עשויים לסתום פיזית חנויות גדולות של מתאן קבור, או לשלוף פחמן דו חמצני מהאטמוספרה דרך מיליוני חורים קטנים, ההשפעות שלהם מגיעות הרבה יותר רחוק מטביעת הרגל הפיזית שלהם.
לדוגמה, כאשר חורי הקריוקוניט נמסים עמוק מספיק כדי לנקז את קרקעית הקרחון, תוכנם יכול בסופו של דבר להגיע לאוקיאנוס, ולשפוך חומרים מזינים למערכת האקולוגית הימית. זה יכול לגרום לפריחות אצות רחבות היקף שעלולות לשלוף פחמן דו חמצני מהאטמוספרה בפרופורציות גדולות משמעותית מכל מה שהמיקרובים שבחורים האלה יכולים למשוך, אומר אנסיו.
"לזה תהיה השפעה עולמית הרבה יותר חזקה מכיוון שקיבוע הפחמן באוקיינוס משפיע בצורה אדירה על מחזור הפחמן העולמי", הוא אומר.
אף על פי שרוחבה של שנים תמונה שלמה על השפעת חיידקי הקרחונים על אקלים כדור הארץ, אנסיו וחבריו החוקרים הקוטביים דוחפים הלאה. התמודדות עם סוגיות טכנולוגיות וסביבות קשות פירושן בדרך כלל כי פריצות הדרך שלהן מתאימות ומתחילות. אבל האתגרים, האינטלקטואליים והפיזיים כאחד, הם אלה שמושכים את המדענים לנופים הקפואים האלה.
"זה פשוט כל כך יפה להיות שם, זה מדהים", אומר אנסיו. "הממדים והיקף הדברים כה גדולים, הנהרות והמים וצורת הקרח. אני ממש מצפה ללכת לשם. "
קוק, באוניברסיטת שפילד, מסכים. הוא מוצא שדות של חורים בקריוקוניט ככל שהעין יכולה לראות דימוי בולט.
"התבוננות בחורי הקריוקוניט יפהפה באופן מוזר, " אומר קוק. "זה מאוד שלווה וזה מדהים לראות משהו כל כך פשוט על פניו שהוא סוג של בטן על המורכבות המדהימה של המתרחש. זה סוג של מהפנט. "
חור הקידוח באגם וילן, שהצריך תיאום בין כ -50 משתפי פעולה מרחבי העולם. (JT תומאס)
