Hur påverkade händelser som digerdöden pesten ekonomin i det medeltida Europa? Blypartiklar fångade djupt i arktisk is kan berätta för oss.

Kommersiella och industriella processer har släppt ut bly till atmosfären i tusentals år, från brytning och smältning av silvermalm för att göra valuta för det antika Rom till förbränning av fossila bränslen idag. Denna blyförorening färdas med vindströmmar genom atmosfären, så småningom bosätta sig på platser som inlandsisen på Grönland och andra delar av Arktis.

På grund av blyets koppling till ädelmetaller som silver och det faktum att naturliga blyhalter i miljön är mycket låga, Forskare har funnit att blyavlagringar i lager av arktisk is är en känslig indikator på den totala ekonomiska aktiviteten genom historien.

I en ny studie publicerad i Proceedings of the National Academy of Sciences , forskare från Desert Research Institute (DRI), University of Oxford, NILU – Norges institut för luftforskning, Köpenhamns universitet, University of Rochester, Alfred Wegener-institutet för polar- och havsforskning använde tretton arktiska iskärnor från Grönland och Ryska Arktis för att mäta, datum, och analysera blyutsläpp som fångats i isen från 500 till 2010 CE, en tidsperiod som sträckte sig från medeltiden genom den moderna perioden till nutid.

Detta arbete bygger på en studie publicerad av några av samma forskare 2018, som visade hur blyföroreningar i en enda iskärna från Grönland spårade upp- och nedgångarna i den europeiska ekonomin mellan 1100 f.Kr. och 800 e.Kr. en period som omfattade det grekiska och romerska riket.

"Vi har utökat vår tidigare historia genom medeltiden och moderna perioden till nutid, " förklarade Joe McConnell, Ph.D., huvudförfattare på studien och chef för DRI:s Ultra-Trace Ice Core Chemistry Laboratory i Reno, Nevada. "Med en uppsättning av tretton iskärnor istället för bara en, denna nya studie visar att före den industriella revolutionen, blyföroreningarna var genomgående och förvånansvärt lika över en stor del av Arktis och utan tvekan resultatet av europeiska utsläpp. Iskärnarna ger med fantastiska detaljer ett kontinuerligt register över europeiska – och senare nordamerikanska – industriella utsläpp under de senaste 1500 åren."

"Att utveckla och tolka ett så omfattande utbud av arktiska iskärnor skulle ha varit omöjligt utan internationellt samarbete, ", tillade McConnell.

Forskargruppen fann att ökningar av blykoncentrationen i iskärnorna följer perioder av expansion i Europa, tillkomsten av ny teknik, och ekonomiskt välstånd. Minskar bly, å andra sidan, parallella klimatstörningar, krig, plågor, och hungersnöd.

"Ihållande ökningar av blyföroreningar under tidig och hög medeltid (cirka 800 till 1300 e.Kr.), till exempel, indikerar utbredd ekonomisk tillväxt, särskilt i centrala Europa då nya gruvområden upptäcktes på platser som tyska Harz och Erzgebirge, "McConnell noterade. "Blyföroreningar i iskärnregistren minskade under senmedeltiden och den tidigmoderna perioden (cirka 1300 till 1680 e.Kr.) när pesten ödelade dessa regioner, dock, vilket tyder på att den ekonomiska aktiviteten avstannade."

Även med upp- och nedgångar över tid på grund av händelser som farsoter, studien visar att ökningar av blyföroreningar i Arktis under de senaste 1500 åren har varit exponentiella.

"Vi fann en total 250- till 300-faldig ökning av blyföroreningarna från Arktis från början av medeltiden 500 e.Kr. till 1970-talet, " förklarade Nathan Chellman, en doktorand vid DRI och medförfattare till studien. "Sedan övergången av föroreningsbekämpningspolitiken, inklusive 1970 års Clean Air Act i USA, blyföroreningarna i arktisk is har minskat med mer än 80 procent."

"Fortfarande, blyhalterna är cirka 60 gånger högre idag än de var i början av medeltiden, " tillade Chellman.

Denna studie inkluderade en rad iskärnor och forskargruppen använde toppmodern atmosfärisk modellering för att bestämma den relativa känsligheten hos olika iskärnor i Arktis för blyutsläpp.

"Modellering visar att kärnan från den ryska Arktis är mer känslig för europeiska utsläpp, särskilt från östra delar av Europa, än kärnor från Grönland, " förklarade Andreas Stohl, Ph.D., atmosfärsforskare vid NILU och medförfattare till studien. "Det är därför vi fann konsekvent högre nivåer av blyföroreningar i den ryska arktiska kärnan och snabbare ökningar under tidig och hög medeltid när gruvdriften flyttade norrut och österut från den iberiska halvön till Storbritannien och Tyskland."

Kombinationen av expertis i denna studie är unik, fortsätta ett samarbete mellan forskare inom så olika områden som iskärnskemi och ekonomisk historia. Dessa resultat, laget argumenterar, är ett bevis på fördelarna med tvärvetenskapligt samarbete.

"Det vi hittar är intressant inte bara för miljöforskare som vill förstå hur mänsklig aktivitet har förändrat miljön, sa Andrew Wilson, Ph.D., Professor i det romerska imperiets arkeologi i Oxford och medförfattare till studien. "Dessa iskärnregister hjälper också historiker att förstå och kvantifiera hur samhällen och deras ekonomier har reagerat på yttre krafter som klimatstörningar, plågor, eller politisk oro."