Kredit:Köpenhamns universitet
Tunn, brunaktiga lager med en tjocklek av ungefär en millimeter eller två observeras ibland i de vitaktiga/transparenta iskärnorna. Dessa bruna lager består av material som härrör från vulkanutbrott.
Under ett vulkanutbrott, gaser, lava, stenar, och små askpartiklar kastas ut i atmosfären. De minsta partiklarna bärs av vinden och transporteras med luftmassorna, tills partiklarna faller ut och täcker marken eller isytan med en tunn filt av vulkaniskt material. Aska som landade på Grönlands istäcke för tusentals år sedan ligger begravd under enorma mängder is idag och kan bara hämtas genom att borra långa iskärnor.
Många av askpartiklarna i iskärnorna är för små för att vara synliga för blotta ögat. Oftast är partiklarna bara en tiondel eller en hundradels millimeter. Endast när en enorm mängd askpartiklar finns i ett lager, lagret kommer att synas i iskärnan som ett tunt brunt band, men de flesta av de vulkaniska lagren i iskärnor är osynliga på grund av den lilla mängden askskärvor. Att leta efter dessa asklager i en tre kilometer lång iskärna kan tyckas vara en omöjlig uppgift. Ändå, det gör forskare vid Centrum för is och klimat.
Ett av de mest distinkta asklagren i Grönlands iskärnor ses till höger om denna 55 cm långa bit av en iskärna. Det är 55, 500 år gammal asklager Z2, som tros härröra från ett enormt utbrott på Island. Samma asklager finns också i många sedimentkärnor från den nordatlantiska regionen, därför är lagret en viktig referenshorisont som används för att länka iskärnor med andra sedimentkärnor från andra arkiv av tidigare klimat. Kredit:Köpenhamns universitet
De vulkaniska asklagren kan användas som viktiga referenshorisonter som kan länka samman olika iskärnor och andra arkiv från tidigare klimat. Vulkanaskan innehåller även ett kemiskt fingeravtryck som gör det möjligt att spåra vilken vulkan askan kommer från, och ibland också vilket utbrott av en viss vulkan som var källan. Det är denna egenskap som uppmuntrar forskarna att leta efter de små askpartiklarna som är gömda i de långa iskärnorna.
Identifiering och analys av vulkanaska
Det kan tyckas vara en omöjlig uppgift att hitta de osynliga asklagren i en tre kilometer lång iskärna, bestående av cirka 20 ton is. Lyckligtvis, lite hjälp finns till hands. Efter ett vulkanutbrott, nederbörden är ofta svagt sur på grund av närvaron av svavelsyra som kommer från omvandlingen av de vulkaniska svavelhaltiga gaserna i atmosfären. De relativt höga syrakoncentrationerna leder till hög elektrisk ledningsförmåga hos isen. Det är snabbt och relativt enkelt att mäta isens elektriska ledningsförmåga, och syratopparna i den uppmätta profilen kan användas som vägledning för var de små askpartiklarna gömmer sig. Isprover skärs vanligtvis runt där syratoppar finns, men tyvärr finns det ingen garanti för att aska finns, så proverna måste analyseras mycket noggrant.
En bild i ett elektronskanningmikroskop av ett askprov från en 55, 500 år gammalt asklager i NGRIPs iskärna. Askskärvorna är de större bitarna som ser ut som krossat glas. Färgerna är inte sanna. Den vita stapeln längst ner till vänster representerar 1/10 mm. Kredit:Köpenhamns universitet
Isproverna smälts och centrifugeras för att hälla bort vattnet och hålla den lilla mängden föroreningspartiklar från isen. Det mesta av materialet är vindblåst damm eller finkornig sand, kommer ofta hela vägen från öknar i Asien. Om askskärvor finns, dessa kan identifieras visuellt i ett normalt ljusmikroskop eller i ett elektronskanningsmikroskop.
En askskärva kan ofta identifieras på dess glasiga och glänsande utseende, dess speciella form och dess transparens. Partiklarna är normalt antingen färglösa eller ljusrosa eller brunaktiga, beroende på den kemiska sammansättningen.
Efter identifiering av ett asklager, den kemiska analysen kan börja med en elektronmikrosond. Detta instrument fungerar genom att skjuta en elektronstråle mot den undersökta askpartikeln. Den kemiska sammansättningen av skärvorna kan härledas från våglängderna för de röntgenstrålar som emitteras från provet. Kemiska resultat av god kvalitet kräver att proverna förbereds i god tid före analys. Denna process är mycket mödosam. Alla skärvor som ska analyseras behöver ha en plan och slät yta och bör vara på samma nivå i förhållande till elektronkanonen i mikrosonden. Ett sätt att göra detta är att montera skärvorna i en harts (epoxi) på en glasskiva och sedan polera provet med finkornigt diamantdamm. Ytan på provet tas långsamt bort och poleras av det hårda diamantdammet. Man ser till att inte putsa bort alla dyrbara skärvor. Under poleringen, ett mikroskop används för att kontrollera om skärvans yta är platt och slät.
När skärvornas kemiska sammansättning har bestämts, resultaten jämförs med resultat från analys av liknande skärvor i andra is- eller sedimentkärnor eller med sammansättningen av aska som hittats in situ vid vulkanen som orsakade utbrottet.
