Femtio år sedan, ett team av forskare korsade Antarktis med flyg, samla in radarbilder av inlandsisen. Nu, en multikontinentsatsning för att digitalisera och analysera att gamla data – med hjälp från Hollywood – ger ovärderliga insikter om formen och flödet av den södra kontinentens inlandsisar och deras bidrag till havsnivåhöjningen när världen värms upp.

Projektet, ett samarbete mellan Stanford University och Scott Polar Research Institute (SPRI) vid Cambridge University i Storbritannien, leddes av Stanford-geofysikern Dustin "Dusty" Schroeder, som trodde så starkt på värdet av data som lagras på filmerna att han riskerade en sund del av sin forskningsbudget på en toppmodern digital filmskanner.

"Det var en seriös chansning, men det är så sällsynt att du har möjlighet att hämta information från tidiga observationer som låg till grund för ditt område och att göra den tillgänglig för det moderna forskarsamhället som vi var tvungna att prova, säger Schröder, som är biträdande professor i geofysik vid Stanford's School of Earth, Energi- och miljövetenskap.

Den nästan 1, 000 rullar med 35 mm och 8 mm film hade samlats in i slutet av 1960- och 1970-talen som en del av en Antarktisundersökning utförd av ett internationellt konsortium av amerikanska, Brittiska och danska geovetare.

Flygningarna, tillverkad med ett ombyggt amerikanskt militärt C-130 långdistansflygplan, var inriktade på att utforska Antarktis, som på många sätt var terra incognita på den tiden. "Det var den sista outforskade kontinenten, och dessa vetenskapsmän försökte svara på grundläggande frågor, som det som fanns under all den isen, " säger Schröder.

Dessa historiska radarmätningar är fortfarande relevanta idag, Schröder säger, och skulle kunna bidra till att förbättra vetenskapliga förutsägelser om hur klimatförändringarna påverkar isen på den frusna kontinenten - en av de största osäkerheterna i förutsägelser om höjning av havsnivån.

"IPCC [Intergovernmental Panel on Climate Change] arbetar hårt för att göra förutsägelser om klimatförändringar som förlänger 20, 30, 50 år in i framtiden, " säger Schroeder. "Med dessa gamla skivor, vi vet hur Antarktis såg ut för 40 år sedan, så vi kan se hur väl våra modeller exakt kan simulera de tidigare förändringarna som har inträffat. Om de gör det, det ger oss mer förtroende för deras prognoser för framtiden."

Blåser nytt liv i gammal film

Utfört under ungefär ett decennium, de luftburna undersökningarna involverade att kors och tvärs över Antarktis upprepade gånger, täcker totalt cirka en kvarts miljon linjemil, och använda isgenomträngande radar för att titta under ytan ner till ett djup av cirka 3 miles.

Eftersom digitala hårddiskar inte fanns då, forskare spelade in radardata på analog film, som sedan måste utvecklas och noggrant analyseras för hand. "De skulle skina ett ljus genom filmen för att se krumlingarna och bilderna inspelade på den analoga skivan av själva filmen, eller så måste de göra utskrifter av filmen för att studera dem, "Säger Schroeder.

Under de mellanliggande åren, digitala filmskannrar har utvecklats som kan plocka ut nya detaljer från gammal film. "Vi kan nu se mycket svagare drag i de skannade bilderna än vad det mänskliga ögat kan urskilja, " säger Schröder.

Schroeder är inte den första som har tanken på att köra gammal vetenskaplig film genom moderna skannrar för att vrida ut varenda bit av användbar data. Ett projekt vid Lawrence Livermore National Laboratory går ut på att återställa och digitalisera gamla filmer med atombombtester för att förbättra moderna datormodeller av kärnkraftsprängningar.

Lasergrafik, ett filmskannerföretag baserat i Irvine, Kalifornien, tillhandahållit skannrarna som används i både Livermore- och Antarktisprojekten. Den speciella modellen Schroeder använde kostade ungefär $100, 000 och kan skanna film med upp till 30 bilder per sekund med 5K-upplösning.

Innan vintagefilmerna kunde analyseras, Stanford och SPRI-forskare var tvungna att katalogisera, bevara och förbereda dem till ett format som den digitala skannern kan hantera.

Den cirka 1, 000 rullar med antarktisk film förvarades i ett museum i Storbritannien, och Schroeder hade tillstånd från SPRI-chefen Julian Dowdeswell att komma åt dem. "Jag kände Dusty från när vi var en del av ett samarbetande luftburet radarprogram för några år sedan, så jag var glad att jobba med honom, med tanke på hans detaljerade expertis i analys och tolkning av radardata, " säger Dowdeswell.

Filmernas bräcklighet, dock, och det faktum att de också var viktiga historiska artefakter för polarutforskning, innebar att de inte kunde lämna museet. För att digitalisera filmen, Schroeder och hans skanner – som krävde två personer att bära – var tvungna att resa till Cambridge.

Med hjälp av två konsthistoriker han anlitade för projektet, Schroeder tillbringade två veckor vid University of Cambridge med att noggrant katalogisera och sedan skarva hundratals rullar film till cirka 75 rullar som den digitala skannern kunde läsa. "Vi var på museet 14 till 16 timmar om dagen. Vi var värdar på Cambridge University och åt i fakultets matsal, " säger Schroeder. "Det var en mycket Harry Potter-liknande upplevelse."

Allt sagt, de antarktiska radarmätningarna som lagrades på filmen tog upp 80 terabytes data, som Schroeder transporterade tillbaka till Stanford på 12 hårddiskar för analys.

Tack till Akademien

Det fanns ett sista hinder att övervinna innan Schroeder kände att skanningen var klar:Förutom de hundratals rullarna med framkallad film, det fanns cirka 70 patroner med outvecklad 8 mm film.

"8mm-filmen innehöll radiometrisk information som saknades i 35mm-filmen, ", säger Schroeder. "Att använda den informationen var en av de saker som jag var mest upphetsad över i projektet."

Men trots alla hans ansträngningar, Schroeder kunde inte hitta en plats i Storbritannien som fortfarande utvecklade det gamla filmformatet. Med tiden på Cambridge slut, Schröder gav nästan upp, men så fick han en idé.

"Jag gick till Oscars.com, för jag trodde att de kunde om film, " säger han. "Det ledde mig till Academy of Motion Picture Arts and Sciences, och anmärkningsvärt nog kunde de sätta mig i kontakt med några filmutvecklare i Kalifornien. Så, Jag vill tacka Akademien för det."

Schroeder fick transportera den oexponerade 8 mm-filmen till Kalifornien för framkallning, men på ett villkor:han var tvungen att bära den för hand och aldrig släppa den ur sikte. Det villkoret ledde till ett spänt utbyte på flygplatsen Heathrow när Schroeder vägrade låta säkerhetsröntgen av filmen. "Jag var där och höll fast vid filmen, och säger till dem "Detta är ett ovärderligt klimatrekord! Är du bekväm med att förstöra det?'" säger Schroeder. "Till slut kom vi överens och jag lyckades ta planet."

Filmen skickades så småningom till Pro8mm, ett filmbehandlingsföretag som ligger bara två mil från Warner Bros. Studio i Burbank, Kalifornien. Även om företaget varnade Schroeder för att inte få upp sina förhoppningar med en så gammal film, de kunde digitalisera allt på en dag.

För att förstå de nyligen digitaliserade radardata, Schroeder samarbetade med Stanfords datavetare som tillämpade datorseende och maskininlärningstekniker för att automatiskt läsa och spela in nyckelnummer på de skannade filmbilderna.

Siffrorna representerade information om konfigurationen av radarantennerna och tidsstämplar för de flygningar som, när de paras ihop med forskarnas handskrivna loggar, gav värdefull information om latitud och longitud. "För att göra något användbart med data, vi var tvungna att extrahera alla utskrivna siffror på filmen, "säger John Emmons, en datavetenskaplig doktorand vid Stanford som arbetade med projektet.

Emmons utvecklade ett program för att läsa eller gissa vilken siffra en siffra representerar, även när siffran fanns på film som hade vänts upp och ner, eller omvänt, eller delvis skymd av tejp.

Keith Winstein, en biträdande professor i datavetenskap vid Stanford och Emmons rådgivare, säger att han var exalterad över att arbeta med ett så ovanligt projekt. "Möjligheten att använda stordataanalys och datorseendetekniker för att ge ett bidrag till glaciologin - det är en sällsynt och spännande sak för oss, " säger Winstein.

Schroeder säger att resultaten från hans teams preliminära analyser av den bearbetade datan ser lovande ut. "Våra bilder visar islager som inte var synliga i de äldre publikationerna eftersom upplösningen på den skannade filmen är så mycket högre, " säger Schröder.

Det är inte bara det att forskare nu kan se mer i de gamla filmerna, de ser också på dem med ett nytt perspektiv – ett som drar nytta av ett halvt sekels vetenskapliga efterklokskap. "Dessa data samlades in under en tid då inte mycket var känt om Antarktis istäcke, " säger Schroeder. "Sedan dess, forskare har hittat kanaler under ishyllorna och vi vet mer om hur jordningslinjer fungerar. Vi förstår att Antarktis är en mycket mer dynamisk plats än vi trodde då. När vi tittar på den här filmen nu, vi kan se bevis på många av dessa saker i de gamla dokumenten eftersom vi vet vad vi ska leta efter."

Schroeders grupp förväntar sig att publicera resultat från sitt projekt nästa år och de arbetar med Stanford Libraries för att göra informationen tillgänglig för allmänheten genom en virtuell onlineutställning.

Alltmer, Schroeder säger att hans satsning på den avancerade filmskannern ser ut som en smart satsning. "Vi har sedan dess fått reda på andra liknande luftburen ispenetrerande undersökningar av Antarktis och Grönland som också spelades in på film och vi arbetar för att digitalisera dem också, " säger han. "Skannern har varit en mycket intressantare och mer långlivad investering än jag trodde att den skulle bli."