Iskärnor

Iskärnor  är kärnor tagna från inlandsisen , oftast från isen på polarisarna i Antarktis , Grönland eller höga bergsglaciärer . Eftersom is bildas av sammanpressade lager av snö är de underliggande lagren äldre än de överliggande, iskärnor innehåller is som har bildats under många år. Egenskaperna hos is och kristallina inneslutningar i is kan användas för att simulera klimatförändringar i kärnbildningsintervallet, vanligtvis genom isotopanalys . De låter dig återskapa förändringen i temperatur och historien om förändrade atmosfäriska förhållanden. [ett]

Iskärnor innehåller tillräcklig information om klimatet . Inneslutningar fångade i snön förblir i isen och kan inkludera vindblåst damm , aska , luftbubblor och radioaktiva ämnen. Mångfalden av klimatmätningar är större än något annat naturligt dateringsverktyg, som trädringar eller sediment. Inneslutningarna ger information om temperatur, havsvolym, nederbörd, kemiska och fysiska förhållanden i den lägre atmosfären, vulkanisk aktivitet, solaktivitet, havsytproduktivitet, ökenspridning och skogsbränder.

Rekordlängden beror på iskärnans djup och sträcker sig från flera år till 800 tusen år för en:EPICA- kärnor . Den tidsmässiga upplösningen (den kortaste tidsperioden som kan urskiljas exakt) beror på den årliga mängden snöfall och minskar med djupet när isen komprimeras under sin egen vikt. De övre islagren i kärnan motsvarar ett år eller till och med en säsong. Ju djupare, desto tunnare skikt, och de enskilda årsskikten upphör att skilja sig åt.

Iskärnor från olika platser kan användas för att bygga en kontinuerlig och detaljerad bild av klimatförändringarna under hundratusentals år, vilket ger information om en lång rad aspekter av klimatet vid varje given tidpunkt. Förmågan att korrelera information från olika kärnor över tid gör iskärnor till ett kraftfullt verktyg för paleoklimatisk forskning.

Inlandsisstrukturer och kärnor

Istäcket bildas av snö. Att sådan is inte smälter på sommaren beror på temperaturen, som i detta område sällan överstiger smältpunkten. På många platser i Antarktis ligger lufttemperaturen alltid långt under vattnets fryspunkt. Om sommartemperaturerna börjar överstiga smältpunkten skadas iskärnrekorden allvarligt till den grad att de blir helt värdelösa när smältvatten sipprar in i snön.

Ytskiktet består av snö i flera former, med lufthåligheter. När snön fortsätter att samlas i de nedgrävda lagren, komprimeras den och blir firn , ett granulärt material med en struktur som påminner om strösocker. Lufthåligheter finns kvar, vilket gör att luft från omgivningen kan cirkulera inuti. Med den gradvisa ackumuleringen av snö kompakteras granulär is och luftporerna stängs, vilket lämnar en del av luften kvar. På grund av det faktum att luft kan cirkulera inuti snölagret under en tid, kan isåldern och åldern för gasinneslutningar variera, beroende på förhållandena, till och med hundratals år. Vostok- stationen registrerade en skillnad på 7 tusen år i åldern för gasen och isen som innehåller den [1] .

När trycket ökar på något djup blir firn, "granulär is", is . Detta djup kan variera från några meter till tiotals, vanligtvis upp till 100 meter (för antarktiska kärnor). Under denna nivå är materialet fruset och är kristallin is . Den senare kan vara transparent eller blå.

Skikten kan vara visuellt olika i granulär och normal is på avsevärda djup. På toppen av glaciären, där huvudisen har liten tendens att glida, skapas snygga lager med minimal skada. Där de lägre islagren är rörliga kan de djupare lagren ha väsentligt olika egenskaper och förvrängningar. Kärnor tagna nära glaciärens bas är ofta svåra att analysera på grund av strukturella förändringar och inkluderar vanligtvis sammansättningar från den underliggande ytan.

Firn egenskaper

Lagret av porös gran i Antarktis istäcke ligger på ett djup av 50 till 150 m. [1] . Vilket är mycket mindre än glaciärens totala djup.

Atmosfärisk luft och fyrgas blandas långsamt genom molekylär diffusion när de passerar genom porerna; det sker en gradvis utjämning av gaskoncentrationerna. Termisk diffusion är orsaken till isotopseparation i firns, som uppstår på grund av en snabb temperaturförändring, när det finns skillnader i isotopsammansättningen av luften som fångas i bubblorna inuti isen från sammansättningen av luften som fångas i basen av firnen. Denna gas kan diffundera längs firnen, men kommer i allmänhet inte ut, förutom i områden mycket nära ytan.

Nedanför firnen finns en zon där årstidsskikt med omväxlande öppna och slutna porer finns. Dessa skikt komprimeras på grund av trycket från skikten ovanför. Gasernas ålder ökar snabbt med skiktens djup. Olika gaser separeras till bubblor under övergången av firns (granulär is) till vanlig is. [2]

Kärnbrytning

Kärnan extraheras genom att separera den från den omgivande massan. För mjuka material kan det räcka med ett ihåligt rör. Vid borrning djupt i fast is och eventuellt det underliggande berget, används rörformade borrar för att skära ett cylindriskt hålrum runt kärnan. Skärmekanismen är placerad i botten av borren. Den maximala längden på det erhållna provet är lika med längden på borren (i fallet med GISP2 och Vostok-stationen är det 6 m). Vid utvinning av så långa kärnor krävs många cykler för att återmontera borren och föra den till ytan för rengöring.

Eftersom djupis är under tryck och tenderar att deformeras stängs hålrummen som lämnas av kärnor från ett djup på mer än 300 m med tiden. För att förhindra denna process är de fyllda med vätska. En sådan vätska (eller blandning av vätskor) måste samtidigt uppfylla många kriterier, såsom önskad densitet, låg viskositet, frostbeständighet, säkerhet ur arbetsskydds- och natursynpunkt. Du måste också ta hänsyn till de specifika kraven för en viss gruvmetod.

Många olika vätskor och deras blandningar har testats tidigare. Sedan GISP 2 (1990-1993) har det amerikanska antarktiska programmet använt n-butylacetat , men dess toxicitet, brandfarlighet och aggressiva lösningsmedelsegenskaper har skapat tvivel om dess fortsatta användning. Det europeiska samhället, inklusive Ryssland, fokuserade på att skapa en tvåkomponentsvätska bestående av lätta kolväten (fotogen användes vid Vostok-stationen) och ett "tätningsmedel" ( freon ), på grund av vilket den önskade densiteten av blandningen uppnås. Men många tätningsmedel anses också vara för giftiga och är inte längre tillåtna enligt Montrealprotokollet om ämnen som bryter ned ozonskiktet. [3] . I april 1998 användes raffinerad lampolja på Devons iskappa . Det noterades att i devoniska kärnorna djupare än 150 m , gömdes stratigrafin av mikrofrakturer. [fyra]

Länkar

1. ↑ sv: British Antarctic Survey , The ice man cometh - iskärnor avslöjar tidigare klimat Arkiverad 8 juli 2015 på Wayback Machine

Anteckningar

1. ↑  Bender M., Sowers T., Brook E. Gases in ice cores  // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America  : journal . - 1997. - August ( vol. 94 , nr 16 ). - P. 8343-8349 . - doi : 10.1073/pnas.94.16.8343 . — PMID 11607743 .

Ordböcker och uppslagsverk	Stor dansk Britannica (online)
I bibliografiska kataloger	J9U : 987007551809005171 LCCN : sh2005004104