För att se hur djupt sammankopplad planeten verkligen är behöver du inte leta längre än till de massiva inlandsisarna på norra halvklotet och sydpolen.

Tusentals kilometer ifrån varandra, de är knappast grannar, men enligt ny forskning från ett team av internationella forskare – ledd av alumnen Natalya Gomez Ph.D.'14, och inklusive Harvard-professorn Jerry X. Mitrovica – det som händer i en region har en överraskande direkt och överdimensionerad effekt på den andra, när det gäller is som expanderar eller smälter.

Analysen, publiceras i Natur, visar för första gången att förändringar i det antarktiska inlandsisen orsakades av smältningen av inlandsisar på norra halvklotet. Påverkan drevs av havsnivåförändringar orsakade av den smältande isen i norr under de senaste 40, 000 år. Att förstå hur detta fungerar kan hjälpa klimatforskare att förstå framtida förändringar och instabilitet när den globala uppvärmningen ökar smältningen av stora inlandsisar och inlandsisar, sa forskare.

Studien modellerar hur denna gungbrädeeffekt fungerar. De fann att när isen på norra halvklotet förblev frusen under istidens sista topp, ca 20, 000 till 26, 000 år sedan, det ledde till minskade havsnivåer i Antarktis och en tillväxt av inlandsisen där. När klimatet värmdes efter den toppen, inlandsisarna i norr började smälta, vilket gör att havsnivån på södra halvklotet stiger. Detta stigande hav fick isen i Antarktis att dra sig tillbaka snabbt till ungefär den storlek den är idag under tusentals år.

Frågan om vad som fick den antarktiska inlandsisen att smälta så snabbt under denna uppvärmningsperiod har varit en långvarig gåta.

"Det är den riktigt spännande delen av det här, sa Mitrovica, Frank Baird Jr. professor i naturvetenskap vid institutionen för jord- och planetvetenskap. "Vad var det som drev dessa dramatiska händelser där Antarktis släppte ut enorma mängder ismassa? Denna forskning visar att händelserna i slutändan inte drevs av något lokalt. De drevs av att havsnivån stiger lokalt men som svar på smältningen av inlandsisar mycket långt borta. Studien fastställer ett underskattat samband mellan stabiliteten hos det antarktiska inlandsisen och betydande perioder av smältning på norra halvklotet."

Reträtten överensstämde med mönstret av havsnivåförändringar som förutspåtts av Gomez, nu biträdande professor i jord- och planetvetenskap vid McGill University, och kollegor i tidigare arbete på den antarktiska kontinenten. Nästa steg är att utöka studien för att se var annars is reträtt på en plats driver reträtt på en annan. Det kan ge insikter om inlandsisens stabilitet vid andra tillfällen i historien och kanske i framtiden.

"Att se till det förflutna kan verkligen hjälpa oss att förstå hur inlandsisar och havsnivåer fungerar, " sade Gomez. "Det ger oss en bättre uppfattning om hur hela jordsystemet fungerar."

Tillsammans med Gomez och Mitrovica, forskarteamet i projektet inkluderade forskare från Oregon State University och University of Bonn i Tyskland. De kombinerade istäcke och havsnivåmodellering med sedimentkärnprover från havsbotten nära Antarktis för att verifiera sina fynd. Stenarna de fokuserade på, kallas isflottade skräp, var en gång inbäddade i det antarktiska inlandsisen. Fallna isberg bar dem in i södra oceanen i analys, forskare försökte avgöra när och var de släpptes från inlandsisen. De tittade också på markörer för tidigare strandlinjer för att se hur inlandsisens kant har dragit sig tillbaka.

Gomez har forskat på inlandsisar sedan hon var GSAS-student i Mitrovica Group. Hon ledde en studie 2010 som visade att gravitationseffekterna av inlandsisar är så starka att när istäcken smälter, den förväntade havsnivåhöjningen från allt smältvatten som kommer in i haven skulle motverkas i närliggande områden. Gomez visade att om all is i Västantarktis istäcke smälte, det kan faktiskt sänka havsnivån nära isen med så mycket som 300 fot, men att havsnivån skulle stiga betydligt mer än väntat på norra halvklotet.

Den här uppsatsen främjade den studien genom att fråga hur smältande inlandsisar i en del av klimatsystemet påverkade en annan. I detta fall, forskarna tittade på inlandsisarna på norra halvklotet som en gång täckte Nordamerika och norra Europa.

Genom att sammanställa modelleringsdata om havsnivåhöjning och istäckssmältning med skräp som blivit över från isberg som bröts av Antarktis under istiden, forskarna simulerade hur havsnivån och isdynamiken förändrades på båda halvkloten under de senaste 40, 000 år.

Forskarna kunde förklara flera perioder av instabilitet under de senaste 20, 000 år när det antarktiska inlandsisen gick igenom faser av snabb smältning, kända som "smältvattenpulser". Faktiskt, enligt deras modell, om inte för dessa perioder av snabb reträtt är Antarktis istäcke, som täcker nästan 14 miljoner kvadratkilometer och väger cirka 26 miljoner gigaton, skulle vara ännu mer av en gigantisk än det är nu.

Med de geologiska uppgifterna, som främst samlades in av Michael Webster från universitetet i Bonn, forskarna bekräftade tidslinjen som förutspåtts av deras modell och såg att denna havsnivåförändring i Antarktis och massutsläppet motsvarade episoder av smältning av inlandsisar på norra halvklotet.

Uppgifterna överraskade Gomez. Men mer än något annat, det fördjupade hennes nyfikenhet i dessa frusna system.

"Dessa inlandsisar är verkligen dynamiska, spännande, och spännande delar av jordens klimatsystem. Det är häpnadsväckande att tänka på is som är flera kilometer tjock, som täcker en hel kontinent, och som utvecklas på alla dessa olika tidsskalor med globala konsekvenser, " Sa Gomez. "Det är bara motivation för att försöka bättre förstå dessa riktigt massiva system som är så långt borta från oss."