Ett europeiskt forskningskonsortium, där universitetet i Bern är involverat i, vill borra en 1,5 miljoner år gammal iskärna i Antarktis. En analys av de klimatdata som lagras i isen bör bidra till en bättre förståelse av växlingen mellan varma och kalla perioder.

Som en del av EU-projektet "Beyond EPICA – Oldest Ice, " experter från 14 institutioner i 10 europeiska länder har ägnat tre år åt att kamma Antarktis istäcke för att hitta den idealiska platsen för att hämta den äldsta iskärnan på jorden. Platsen har nu hittats och konsortiet presenterade sitt val idag vid den årliga Europeiska geovetenskapsunionens (EGU) konferens i Wien.

Forskargruppen valde ut en av de mest karga och livlösa platserna på jorden:"Little Dome C" ligger cirka 30 kilometer – eller ett par timmar med snöskoter – från Concordia Research Station, som drivs gemensamt av Frankrike och Italien. Stationen ligger 3233 meter över havet, den upplever extremt lite nederbörd och den genomsnittliga årstemperaturen är kyliga –54,5 °C. Temperaturen stiger aldrig över –25 °C och kan sjunka till –80 °C på vintern.

Tidigare världsrekord vid universitetet i Bern

Concordiastationen har tidigare spelat en viktig roll när det gäller klimatforskning. Som en del av projektet EPICA (European Project for Ice Coring in Antarctica), mellan 1996 och 2004 borrade forskare till ett djup av 3270 meter in i Antarktis is på denna plats. Med hjälp av en detaljerad analys av dessa iskärnor, universitetet i Bern kunde rekonstruera CO ₂ koncentration i atmosfären under de senaste 800, 000 år – ett världsrekord. "Detta tidsintervall kännetecknas av istider som avbröts av relativt korta varma perioder, som den vi just nu upplever, var 100, 000 år eller så, " förklarar Hubertus Fischer från Oeschger Center vid universitetet i Bern. "CO ₂ koncentrationerna förändrades också samtidigt:låga värden i istider, höga värden i varma perioder." Fischer är professor för experimentell klimatforskning och ledare för det schweiziska laget som deltar i Beyond EPICA – Oldest Ice.

Studier av marina sediment visar att för cirka en miljon år sedan, före den tidsperiod som täcks av EPICA-iskärnan, det skedde en dramatisk förändring fram och tillbaka i detta. Under tiden före ca. 900, 000 år sedan, cyklerna av istider och varma perioder var bara runt 40, 000 år lång. Det som fick denna förändring att ske är ett pussel. Klimatforskare misstänker att växthusgaser kan ha spelat en avgörande roll. En analys av de gaser som fångas i den äldsta isen på jorden kanske kan lösa detta problem. "Efter att ha analyserat 800, 000 år gamla prover tagna från EPICAs iskärnor, vi anser att det finns goda skäl att borra i is som är minst 1,5 miljoner år gammal för att få mer information, " säger koordinatorn för Beyond EPICA – Oldest Ice, Olaf Eisen från Alfred Wegener Institute (AWI) i Bremerhaven.

Ny, materialbesparande analysteknik

Hubertus Fischers forskargrupp har specialiserat sig på analys av växthusgaser i iskärnor och kommer att spela en avgörande roll när det gäller utvärderingen av den nya borrade kärnan.

"Med luften innesluten i små bubblor i isen, vi kan bestämma hur koncentrationen av CO ₂ eller metan har förändrats över tiden, " förklarar Fischer. Iskärnor från Antarktis är det enda klimatrekordet som kan användas för detta. Dessutom, ett helt nytt analysförfarande är för närvarande under utveckling i Bern. Det som gör det speciellt? Den kan mäta alla växthusgaser samtidigt i en enda analys. Vad mer, ingen av luften som utvinns från de dyrbara 1,5 miljoner år gamla isproverna går förlorad under mätningen, istället kan den användas för vidare forskningsarbete efteråt.

Bortom EPICA-resultat

För att bestämma den bästa borrplatsen, forskarna använde radar, bland annat, att analysera islagren under ytan. De genomförde även provborrningar upp till 400 meters djup. Resultaten av dessa undersökningar gjorde det möjligt för dem att dra slutsatser om de djupare, och därför äldre, lager av is. Den ideala borrplatsen måste uppfylla tre kriterier:För det första, isen som ska borras i måste vara minst 1,5 miljoner år gammal, dvs. isen får inte smälta vid basen trots värmen som kommer från jordens inre. Andra, klimatinformationen måste ge en bra upplösning, även i de äldsta delarna av isen. Och för det tredje, skiktningen i den djupaste isen måste vara ostörd. Efter omfattande studier stod det klart att "Little Dome C" är den plats som bäst uppfyllde dessa kriterier.

Om EU godkänner den andra fasen av Beyond EPICA – Oldest Ice som hoppats, djupborrningsarbetet startar i november 2021. Målet är att samla iskärnor med en diameter på 10 centimeter. Borrningen kommer att ske från november till början av februari under tre antarktiska somrar, . Senast 2024, ett djup av 2730 meter, där isen är minst 1,5 miljoner år gammal, bör nås. De första resultaten från analyserna ska vara tillgängliga 2025 och kommer att göra det möjligt för forskarna att undersöka sambandet mellan växthusgaser och klimat under "mitten av pleistocen övergångsperiod" och perioden innan.