Forskare har länge spekulerat i att vår planets klimatsystem är intimt kopplat till jordens himmelska rörelser.

Tempot under de senaste istiderna, till exempel, kan hänföras till förändringar i formen på vår planets bana runt solen samt cykliska förändringar i jordens lutning på dess axel och dess "toppliknande" vingla på den axeln, som alla tillsammans påverkar fördelningen och intensiteten av solstrålningen.

Nu, det visar sig att variationer i planetens axiella lutning - vad forskare kallar "sned" - på planeten har betydande konsekvenser för uppgången och fallet av den antarktiska inlandsisen, den mildjupa isfilten som låser upp stora mängder vatten som, om smält, skulle dramatiskt höja havsnivån och förändra världens kustlinjer.

Skriver denna vecka i journalen Naturgeovetenskap , ett team som leds av Richard Levy från Nya Zeelands GNS Science och Victoria University of Wellington, och Stephen Meyers från University of Wisconsin-Madison beskriver forskning som matchar det geologiska rekordet för Antarktis is med jordens periodiska astronomiska rörelser. Jämför man de två rekorden, forskarna från Nya Zeeland och Wisconsin rekapitulerar historien om det antarktiska inlandsisen under större delen av de senaste 34 miljoner åren, börjar när inlandsisen först bildades.

Det nya perspektivet av den antarktiska inlandsisen ligger till grund för en förfinad bedömning av känsligheten hos jordens klimatsystem för förändringar i snedställning, ett kraftfullt verktyg för att undersöka Antarktis isiga historia.

Forskningen är viktig eftersom den retar ut mönstret av tillväxt och förfall av inlandsisen över geologisk tid, inklusive närvaron av havsis, ett tunt och ömtåligt lager av fruset hav som omger Antarktis. Ett kritiskt fynd tyder på att i en värld som värms upp av en växande mängd koldioxid i atmosfären, en förlust av havsis kommer sannolikt att förstärka de cykliska effekterna av jordens snedställning på inlandsisen när havets vatten värms. En förlust av havsis på grund av det uppvärmande klimatet kan utlösa instabilitet i det antarktiska inlandsisen med allvarliga konsekvenser för de globala havsnivåerna.

"Vad den här studien gör är att karakterisera tillväxten och förfallet av den antarktiska inlandsisen och kasta ljus över vad som tvingar den att förändras, " förklarar Meyers, en UW-Madison professor i geovetenskap och en expert på hur klimatet reagerar på förändringar i solstrålning från jordens astronomiska rörelser. "Det som har blivit uppenbart genom detta arbete och andra studier är att den antarktiska inlandsisen inte bara sitter där. Den är sårbar för förfall."

Mäts först i slutet av 1950-talet av UW-Madisons glaciolog Charles Bentley, Bara den västantarktiska istäcket innehåller tillräckligt med is för att höja havsnivån med ungefär 5 meter. Det kontinentala inlandsisen är, överlägset, den största enskilda ismassan på jorden. Miles djupt på platser och innehåller mer än 26 miljoner kubik kilometer is. Inlandsisen är så tung, Bentley och hans kollegor upptäckte, att mycket av den västantarktiska istäcket ligger på land tusentals meter under havsytan, gör det till ett marint inlandsis på sina ställen.

Marina isark, notera Levy och Meyers, är särskilt känsliga för värme från havsströmmar. Snabbflytande inlandsströmmar i västra Antarktis stöds av flytande ishyllor, som - om den minskar eller förloras - ökar möjligheten till ett flyktigt flöde av västra Antarktis marina is.

Den nya forskningen tyder på att en minskning av havsisen på grund av klimatförändringar skulle erodera barriären som håller inlandsisen - inklusive delarna av den under havsytan - på plats.

"Havsis skapar en barriär mellan havet och isen. Om vi ​​misslyckas med att uppnå målen för koldioxidutsläpp och jordens medeltemperatur värms mer än 2 grader Celsius, havsisen kommer att minska och vi hoppar in i en värld som är mer lik den som senast upplevdes under tidigt till mitten av miocen, säger Levy, hänvisar till en geologisk epok som slutade för cirka 14 miljoner år sedan när jorden och dess polarområden var mycket mer tempererade, med en atmosfär överladdad med koldioxid och globala temperaturer, i genomsnitt, varmare med 3 till 4 grader Celsius (7 till 9 grader Fahrenheit).

För att återskapa inlandsisens historia, Meyers och Levy vände sig till de geologiska uppgifterna kring Antarktis och kopplade dem till mer avlägsna djuphavssedimentkärnor som innehåller de fossila skalen från mikroskopiska organismer som lever i havet som kallas foraminifer, eller forams. Foramskalens kemi, syreisotoper i synnerhet, innehåller en signatur som dokumenterar ebb och flödet av Antarktis is, Meyers förklarar. Foramer som bor i djuphavet ackumulerar isotoper i sina skal, och olika isotoper av syre kan ge en detaljerad kemisk registrering av de förändrade volymerna av Antarktis isark.

Dessa geologiska uppgifter, säger Levy och Meyers, tyder på betydande variation i storleken på det antarktiska inlandsisen som drivs av de förutsägbara förändringarna i jordens astronomiska parametrar och tröskelförändringar i atmosfärens koldioxidnivåer. Före denna nya forskning, varför inlandsisen svarade olika på samma astronomiska cykler vid olika tidpunkter var ett pussel. Att koppla dessa cykler till ett detaljerat kemiskt register tyder på att förhöjd koldioxid i atmosfären och den resulterande förlusten av havsis runt Antarktis spelade en stor roll för att förstärka effekterna av förändringar i jordens astronomiska rörelser på hållbarheten och stabiliteten hos den antarktiska isen Ark.

"Alla dessa data tyder på att vi måste få spricka och minska våra utsläpp av växthusgaser, säger Levy, noterar att 2017 och 2018 minskade Antarktis havsis efter flera decennier av tillväxt. "Vi vill inte förlora den där havsisen."