En 15 meter lång skärpad Landsat 8-bild av Mount Takahe-vulkanen som stiger mer än 2, 000 meter (1,2 miles) ovanför den omgivande västantarktiska inlandsisen i Marie Byrd Land, Västantarktis. Upphovsman:Landsat Image Mosaic of Antarctica (LIMA). USGS och NASA, LIMA Viewer
Nya fynd publicerade idag i Förfaranden från National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS) av Desert Research Institute (DRI) professor Joseph R. McConnell, Ph.D., och kollegor dokumenterar en 192-årig serie vulkanutbrott i Antarktis som sammanföll med accelererad nedbrytning av cirka 17, 700 år sedan.
"Detaljerade kemiska mätningar i Antarktis iskärnor visar att massiva, halogenrika utbrott från Västantarktis berget Takahe-vulkanen sammanföll exakt med början av den snabbaste, utbredd klimatförändring på södra halvklotet under slutet av den senaste istiden och början på ökande globala växthusgaskoncentrationer, "enligt McConnell, som leder DRI:s ultraspåriga kemiska iskärnanalyslaboratorium.
Klimatförändringar som började ~ 17, För 700 år sedan inkluderades ett plötsligt poleward -skift i västvindar som omger Antarktis med motsvarande förändringar i havsutbredningen, havscirkulation, och ventilation av djuphavet. Bevis på dessa förändringar finns i många delar av södra halvklotet och i olika paleoklimatarkiv, men det som föranlett dessa förändringar har varit i stort sett oförklarligt.
"Vi vet att snabba klimatförändringar vid denna tidpunkt grundades av förändringar i solinstrålning och ishalvorna på norra halvklotet, "förklarade McConnell." Glaciala och interglaciala cykler drivs av solens och jordens omloppsparametrar som påverkar solinstrålning (solens strålar) såväl som förändringar i de kontinentala isen och växthusgaskoncentrationerna. "
"Vi postulerar att dessa halogenrika utbrott skapade ett stratosfäriskt ozonhål över Antarktis som, analogt med det moderna ozonhålet, ledde till storskaliga förändringar i atmosfärisk cirkulation och hydroklimat på hela södra halvklotet, "tillade han." Även om klimatsystemet redan var grundat för växeln, vi hävdar att dessa förändringar initierade övergången från en till stor del glacial till en till stor del interglacial klimatstat. Sannolikheten för att detta bara var en slump är försumbar. "
Vidare, nedfallet från dessa utbrott - innehållande förhöjda halter av fluorvätesyra och giftiga tungmetaller - förlängde minst 2, 800 kilometer från Mount Takahe och nådde troligen södra Sydamerika.
Hur upptäcktes och verifierades dessa massiva vulkanutbrott i Antarktis?
McConnells iskärnlaboratorium möjliggör högupplösta mätningar av iskärnor som extraheras från avlägsna områden på jorden, som Grönland och Antarktis. En sådan iskärna, känd som West Antarctic Ice Sheet Divide (WAIS Divide) -kärnan borrades till ett djup av mer än två miles (3, 405 meter), och mycket av det analyserades i DRI Ultra-Trace Laboratory för mer än 30 olika element och kemiska arter.
Monica Arienzo, Ph.D., biträdande forskningsprofessor i hydrologi vid DRI, laddar en 18, 000 år gammalt prov av WAIS Divide-iskärnan för kontinuerlig kemisk analys med DRI:s ultraspåriga iskärnanalyssystem i Reno, Nev. Kredit:DRI professor Joseph R. McConnell, Ph.D.
Ytterligare analyser och modelleringsstudier som är kritiska för att stödja författarnas resultat gjordes av samarbetsinstitutioner runt om i USA och världen.
"Dessa exakta, högupplösta poster visar att den kemiska avvikelse som observerades i WAIS Divide-iskärnan var resultatet av en serie utbrott av berget Takahe som ligger 350 kilometer norrut, "förklarade Monica Arienzo, Ph.D., en biträdande forskningsprofessor i hydrologi vid DRI som kör masspektrometrar som möjliggör mätning av dessa element till så låga som delar per kvadrillion (motsvarande 1 gram i 1, 000, 000, 000, 000, 000 gram).
"Inget annat så långvarigt rekord hittades på 68, 000-åriga WAIS Divide-rekord, "konstaterar Michael Sigl, Ph.D., som först observerade avvikelsen under kemisk analys av kärnan. "Föreställ dig miljön, samhällelig, och ekonomiska effekter om en rad moderna explosiva utbrott kvarstod i fyra eller fem generationer på de lägre breddgraderna eller på norra halvklotet där de flesta av oss bor! "
Upptäckten av denna unika händelse i WAIS Divide -posten var inte den första indikationen på att en kemisk anomali inträffade ~ 17, 700 år sedan.
"Anomalin upptäcktes i mycket mer begränsade mätningar av Byrd -iskärnan på 1990 -talet, "konstaterar McConnell, "men exakt vad det var eller vad som skapade det var inte klart. De flesta tidigare antarktiska iskärnrekord har inte inkluderat många av de element och kemiska arter som vi studerar, såsom tungmetaller och sällsynta jordartsmetaller, som kännetecknar anomalin - så på många sätt var dessa andra studier blinda för Mount Takahe -händelsen. "
DRI:s första fynd bekräftades genom analys av replikatprover från WAIS Divide, ger nästan identiska resultat.
"Vi hittade också den kemiska avvikelsen i is från två andra antarktiska iskärnor inklusive arkiverade prover från Byrd Core tillgängliga från Köpenhamns universitet och is från Taylor Glacier i Antarctic Dry Valleys, "sa Nathan Chellman, en doktorand som arbetar i McConnells laboratorium.
Extraktion av WAIS-Divide-iskärnan och analys i DRI:s laboratorium finansierades av U.S.National Science Foundation (NSF).
"WAIS Divide -iskärnan gör att vi kan identifiera var och en av de senaste 30, 000 års snöfall i enskilda islager, vilket möjliggör en detaljerad undersökning av förhållandena under deglaciering, "sa Paul Cutler, NSF Polar Programs chef för glaciologiprogram. "Värdet av WAIS Divide-kärnan som ett högupplöst klimatrekord är tydligt i de senaste resultaten och är ytterligare en belöning för den åtta år långa ansträngningen att få den."
