Frågor om stabiliteten hos den östra antarktiska inlandsisen är en stor källa till osäkerhet i uppskattningar av hur mycket havsnivån kommer att stiga när jorden fortsätter att värmas upp. I årtionden, forskare trodde att den östra antarktiska inlandsisen hade förblivit stabil i miljontals år, men nyare studier har börjat tvivla på denna idé. Nu, Forskare vid UC Santa Cruz har rapporterat nya bevis på betydande isförluster från östra Antarktis under en interglacial varm period omkring 400, 000 år sedan.

Studien, publicerad 22 juli in Natur , fokuserad på Wilkes Basin, en av flera skålliknande bassänger vid kanterna av inlandsisen som anses känsliga för smältning eftersom isen vilar på land som ligger under havsytan. Wilkes Basin har för närvarande tillräckligt med is för att höja havsnivån med 3 till 4 meter (10 till 13 fot).

Is flyter långsamt genom bassängerna från kontinentens inre ut till de flytande ishyllorna vid kanterna. Isförlust gör att jordningslinjen – den punkt där isen tappar kontakt med marken och börjar flyta – förskjuts inåt land, förklarade första författaren Terrence Blackburn, biträdande professor i jord- och planetvetenskap vid UC Santa Cruz.

"Våra data visar att jordningslinjen i Wilkes Basin drog sig tillbaka 700 kilometer [435 miles] inåt landet under en av de sista riktigt varma mellanistiderna, när den globala temperaturen var 1 till 2 grader Celsius varmare än nu, ", sa Blackburn. "Det bidrog förmodligen 3 till 4 meter till den globala havsnivåhöjningen, med Grönland och Västantarktis som tillsammans bidrar med ytterligare 10 meter."

Med andra ord, en period av global uppvärmning jämförbar med vad som förväntas under nuvarande scenarier för konstgjorda växthusgasutsläpp resulterade i en höjning av havsnivån med cirka 13 meter (43 fot). Självklart, detta skulle inte hända på en gång – det tar tid för så mycket is att smälta.

"Vi har öppnat dörren till frysen, men det isblocket är fortfarande kallt och det kommer ingenstans på kort sikt, " sa Blackburn. "För att förstå vad som kommer att hända över längre tidsskalor, vi måste se vad som hände under jämförbara förhållanden tidigare."

Problemet med att studera interglaciala perioder under Pleistocen är att de alla slutade i en annan istid när inlandsisen flyttade fram igen och täckte över bevisen. För den nya studien, Blackburn och hans kollegor använde en ny teknik baserad på isotopmätningar i mineralavlagringar som registrerar tidigare förändringar i subglaciala vätskor.

Uran-234 (U-234) är en isotop av uran som ackumuleras mycket långsamt i vatten som är i kontakt med stenar på grund av uran-238s högenergisönderfall. Detta händer överallt, men på de flesta ställen leder hydrologiska processer bort vatten från anrikningskällor, och U-234 späds ut i stora vattendrag. I Antarktis, dock, vatten fångas vid botten av inlandsisen och rör sig mycket långsamt så länge isen är stabil, tillåter U-234 att bygga upp till mycket höga nivåer under långa tidsperioder.

Blackburn förklarade att inlandsisen fungerar som en isolerande filt, så att värme från jordens inre orsakar smältning vid basen. Men temperaturen är kallare där isen är tunnare vid inlandsisens kanter, vilket får subglacialt vatten att återfrysa.

"Vatten som rinner under isen börjar återfrysa vid kanterna, som koncentrerar alla lösta mineraler tills de blir övermättade och mineralerna faller ut och bildar avlagringar av opal eller kalcit, " sade han. "Dessa avlagringar fångar uran-234, så att vi kan datera avlagringarna och mäta deras sammansättning, och vi kan spåra det genom tiden för att få en djup historia av vattnets sammansättning under inlandsisen."

Vad den historien antyder är att U-234 i subglacialt vatten i Wilkes Basin spolades ut under interglacialperioden 400, 000 år sedan när isen smälte och jordningslinjen drog sig tillbaka. Det återställde U-234-koncentrationen till låga bakgrundsnivåer, och ackumuleringen startade sedan om när isen drog fram igen.

Blackburn noterade att dagens bevis för ackumulering av U-234 i subglaciala vätskor kan hittas i McMurdo Dry Valleys, den enda platsen där antarktiska glaciärer slutar på land. Där, högkoncentrerad saltlösning kommer ut från glaciärerna på platser som Blood Falls, där den blodröda färgen kommer från höga järnkoncentrationer i saltlaken.

"De isotopiska sammansättningarna av dessa saltlösningar är jämförbara med fällningarna som vi har daterat från en rad olika platser, och de delar alla den karakteristiska U-234-anrikningen, Blackburn sa. "Saltlösningarna är det som finns kvar när de subglaciala vätskorna når hela vägen till kanten av inlandsisen."

Han sa att den nya studien var inspirerad av en artikel från 2016 där forskare som studerade djuphavskoraller rapporterade bevis på en stor förändring i havskemin, inklusive en spik i U-234, sammanfallande med slutet av den senaste istiden, när det väldiga inlandsisen Laurentide som täckte stora delar av Nordamerika smälte.

"De spekulerade att det ackumuleras under inlandsisen och pekade på några möjliga platser i Antarktis där det kan hända, " sa Blackburn. "Jag råkade vara på en av de platserna vid den tiden."

Så var hans kollega, glaciolog Slawek Tulaczyk, en professor i jord- och planetvetenskap vid UC Santa Cruz. De diskuterade tidningen och började planera denna studie, som så småningom involverade flera UCSC-fakultet och studenter. Teamet samlade in några prover av mineralfyndigheter själva, men några av de viktigaste proverna som användes i studien samlades in på 1980-talet och arkiverades vid Byrd Polar Rock Repository vid Ohio State University.