Den antarktiska cirkumpolära strömmen är planetens mest kraftfulla och utan tvekan viktigaste. Det är den enda som flyter klart runt jorden utan att bli avledd av någon landmassa, skickar upp till 150 gånger flödet av alla världens floder medurs runt den frusna kontinenten. Den förbinder alla andra hav, och tros spela en nyckelroll för att reglera naturliga klimatsvängningar som upprepade gånger svept över jorden i miljontals år. Men mycket är fortfarande inte känt om hur det fungerar, inklusive hur det nu kan reagera på mänskligt inducerade klimatförändringar.

Från och med denna månad, ett 30-tal forskare från 13 länder siktar på att studera strömmens tidigare dynamik genom att borra i havsbotten i några av planetens mest avlägsna marina regioner. De kommer att segla den 20 maj från Puntas Arenas, Chile på fartyget JOIDES Resolution, att påbörja Expedition 383 av International Ocean Discovery Program. IODP är ett samarbete mellan forskare från hela världen som studerar jordens historia som registrerad i sediment och stenar under havsbotten.

"Detta är verkligen en viktig del av världens klimatsystem, eftersom det är här så mycket värme och kol utbyts mellan havet och atmosfären, " sa kryssningens chefsforskare Gisela Winckler, en geokemist och paleoklimatolog vid Columbia Universitys Lamont-Doherty Earth Observatory. "Vi borde lära oss om hur vindarna, havet och det antarktiska istäcket har tidigare svarat på uppvärmningen. Det kommer att hjälpa oss att veta vad de kan göra i framtiden."

Den antarktiska cirkumpolära strömmen, eller ACC, som forskare kallar det, är faktiskt en komplex uppsättning strömmar. Spinoffs från den ballongerar enorma mängder koldioxid som lagrats länge, näringsämnen och värmer upp från djuphavet. Interaktioner med luft och solljus kan resultera i stora blomningar av växtplankton, varav några regnar tillbaka ner i djupet. Men en del CO ₂ läcker också tillbaka till atmosfären. Balansen mellan dessa två processer och andra kan förändras över tiden; detta kan i sin tur ändra CO ₂ innehållet i atmosfären, och därmed planetens temperatur. ACC tros hjälpa till att lagra mer CO ₂ i havet under kalla perioder, och mindre under varma. Nu när vi går in i en artificiellt varm period driven av mänskliga utsläpp av CO ₂ , hur kommer ACC att reagera? Kommer det att dämpa uppvärmningen, eller höja den ännu mer?

För att undersöka vad som har hänt tidigare, forskarna kommer att borra i sediment som ligger från 1, 000 till 5, 100 meter under havsytan, och ta upp kärnor upp till 500 meter långa. Den första, grundare kärnor kommer från kontinentalsockeln längs Chiles sydligaste kust, där ACC måste passera genom den relativt smala Drake-passagen mellan Sydamerika och den antarktiska halvön. Senare kärnor kommer från sydöstra Stilla havet, nära den oceaniska otillgänglighetspolen. Även känd som Point Nemo, det här är den plats i havet som är längst bort från något land – mer än 1, 000 mil åt vilket håll som helst. "Det är lite coolt, och skrämmande, säger Winckler.

Kärnorna förväntas innehålla skal av små varelser som dog och sjönk till botten så långt tillbaka som för 8 miljoner år sedan. Dessa kapslar in information om forntida vattentemperaturer, planktonproduktion, näringsämneskoncentrationer och andra egenskaper som skulle hjälpa till att kartlägga förändringar i ACC:s styrka och andra funktioner. Vissa kärnor från sydöstra Stilla havet kan också innehålla stenigt skräp som skrapats upp av glaciärer i Antarktis, rafsade ut till havet i isberg, and then dropped to the bottom when the bergs melted. Changes in such debris over time would allow the researchers to see how the ice sheet reacted to cold and hot swings hooked into the ACC.

Cores drilled off Chile should contain sediments blown or washed directly from land, and built up far more rapidly than those from the deep sea. These might allow the researchers to read the causes and effects of climate switches on scales of just millennia, or even centuries—eyeblinks in geological time that most other marine records cannot produce.

One current mystery:for reasons that are not well understood, the powerful winds from the west that drive the ACC's clockwise motion have increased in recent decades; yet the ACC itself has not become any stronger as a result. The coring may help the scientists test hypotheses about why this is so.

The cruise "will provide important information for more accurately forecasting the rate and magnitude of future global climate change related to increasing atmospheric carbon dioxide levels, " said Jamie Allen, program director at the U.S. National Science Foundation's Division of Ocean Sciences, which supports the IODP.