Ledová jádra

Ledová jádra  jsou jádra odebraná z ledového příkrovu , nejčastěji z ledu polárních ledovců v Antarktidě , Grónsku nebo vysokohorských ledovců . Vzhledem k tomu , že led se tvoří z narůstajících stlačených vrstev sněhu , spodní vrstvy jsou starší než nadložní, ledová jádra obsahují led, který se vytvořil po mnoho let. Vlastnosti ledu a krystalických inkluzí v ledu lze použít k simulaci změny klimatu v intervalu tvorby jádra, obvykle pomocí izotopové analýzy . Umožňují vám znovu vytvořit změnu teploty a historii měnících se atmosférických podmínek. [jeden]

Ledová jádra obsahují dostatek informací o klimatu . Inkluze zachycené ve sněhu zůstávají v ledu a mohou zahrnovat navátý prach , popel , vzduchové bubliny a radioaktivní látky. Rozmanitost klimatických měření je větší než u jakéhokoli jiného přirozeného datovacího nástroje, jako jsou letokruhy nebo sedimenty. Inkluze poskytují informace o teplotě, objemu oceánu, srážkách, chemických a fyzikálních podmínkách v nižší atmosféře, vulkanické činnosti, sluneční aktivitě, produktivitě mořského povrchu, desertifikaci a lesních požárech.

Délka záznamu závisí na hloubce ledového jádra a u jader en:EPICA se pohybuje od několika let do 800 tisíc let . Časové rozlišení (nejkratší časové období, které lze přesně rozlišit) závisí na ročním množství sněhových srážek a klesá s hloubkou, jak se led stlačuje svou vlastní vahou. Horní vrstvy ledu v jádře odpovídají jednomu roku nebo dokonce jedné sezóně. Čím hlouběji, tím jsou vrstvy tenčí a jednotlivé roční vrstvy se přestávají lišit.

Ledová jádra z různých míst lze použít k vytvoření nepřetržitého a podrobného obrazu změny klimatu v průběhu stovek tisíc let a poskytnout informace o široké škále aspektů klimatu v jakémkoli daném okamžiku. Schopnost korelovat informace z různých jader v průběhu času dělá z ledových jader mocný nástroj pro paleoklimatický výzkum.

Struktury a jádra ledové desky

Ledová pokrývka se tvoří ze sněhu. To, že takový led v létě netaje, je dáno teplotou, která v této oblasti málokdy překročí bod tání. Na mnoha místech v Antarktidě je teplota vzduchu vždy hluboko pod bodem mrazu vody. Pokud letní teploty začnou překračovat bod tání, záznamy o ledových jádrech jsou vážně poškozeny do té míry, že jsou zcela zbytečné, protože voda z tání prosakuje do sněhu.

Povrchovou vrstvu tvoří sníh v několika formách, se vzduchovými dutinami. Jak se sníh dále hromadí v pohřbených vrstvách, je stlačován a stává se z něj firn , zrnitý materiál se strukturou připomínající krystalový cukr. Vzduchové dutiny zůstávají, což umožňuje cirkulaci vzduchu z okolí uvnitř. S postupným hromaděním sněhu se zrnitý led zhutňuje a vzduchové póry se uzavírají a část vzduchu zůstává uvnitř. Vzhledem k tomu, že vzduch může po určitou dobu cirkulovat uvnitř sněhové vrstvy, může se stáří ledu a stáří plynových inkluzí lišit v závislosti na podmínkách i o stovky let. Stanice Vostok zaznamenala rozdíl 7 tisíc let ve stáří plynu a ledu, který jej obsahuje [1] .

Jak tlak v určité hloubce vzrůstá, z firnu, „granulárního ledu“, se stává led . Tato hloubka se může pohybovat od několika metrů do desítek, obvykle až 100 metrů (u antarktických jader). Pod touto úrovní je materiál zmrzlý a je to krystalický led . Ten může být průhledný nebo modrý.

Vrstvy se mohou vizuálně lišit v zrnitém a normálním ledu ve značných hloubkách. Na vrcholu ledovce, kde má hlavní led malou tendenci klouzat, se vytvářejí úhledné vrstvy s minimálním poškozením. Tam, kde jsou spodní vrstvy ledu pohyblivé, mohou mít hlubší vrstvy výrazně odlišné vlastnosti a deformace. Jádra odebraná v blízkosti základny ledovce je často obtížné analyzovat kvůli strukturálním změnám a obvykle zahrnují kompozice z podkladového povrchu.

Vlastnosti firnu

Vrstva porézního firnu v antarktickém ledovém příkrovu se nachází v hloubce 50 až 150 m. [1] . Což je mnohem menší než celková hloubka ledovce.

Atmosférický vzduch a firnový plyn se pomalu mísí molekulární difúzí, když procházejí póry; dochází k postupnému vyrovnávání koncentrací plynů. Tepelná difúze je příčinou izotopové separace ve firnech, ke které dochází v důsledku rychlé změny teploty, kdy dochází k rozdílům v izotopovém složení vzduchu zachyceného v bublinách uvnitř ledu od složení vzduchu zachyceného v základně ledu. firnu. Tento plyn může difundovat podél firnu, ale obecně neuniká, s výjimkou oblastí velmi blízko povrchu.

Pod firnem se nachází zóna, ve které se nacházejí sezónní vrstvy se střídavě otevřenými a uzavřenými póry. Tyto vrstvy jsou zhutněny tlakem výše uvedených vrstev. Stáří plynů rychle roste s hloubkou vrstev. Různé plyny se při přechodu firnů (granulového ledu) v obyčejný led oddělují do bublin. [2]

Těžba jádra

Jádro je extrahováno jeho oddělením od okolní hmoty. V případě měkkých materiálů může stačit dutá trubka. Při hloubkovém vrtání do pevného ledu a případně podložní horniny se používají trubkové vrtáky k vyříznutí válcové dutiny kolem jádra. Řezací mechanismus je umístěn ve spodní části vrtačky. Maximální délka získaného vzorku je rovna délce vrtáku (v případě GISP2 a stanice Vostok je to 6 m). Při vytahování takto dlouhých jader je potřeba mnoho cyklů k opětovnému sestavení vrtáku a přivedení na povrch k čištění.

Vzhledem k tomu, že hluboký led je pod tlakem a má tendenci se deformovat, dutiny zanechané jádry z hloubky více než 300 m se časem uzavřou. Aby se tomuto procesu zabránilo, jsou naplněny kapalinou. Taková kapalina (nebo směs kapalin) musí současně splňovat mnoho kritérií, jako je požadovaná hustota, nízká viskozita, mrazuvzdornost, bezpečnost z hlediska ochrany práce a přírody. Musíte také vzít v úvahu specifické požadavky na konkrétní metodu těžby.

V minulosti bylo testováno mnoho různých kapalin a jejich směsí. Od GISP 2 (1990-1993) používá antarktický program USA n-butylacetát , ale jeho toxicita, hořlavost a agresivní vlastnosti rozpouštědel zpochybňují jeho další používání. Evropské společenství, včetně Ruska, se zaměřilo na vytvoření dvousložkové kapaliny složené z lehkých uhlovodíků (na stanici Vostok byl použit petrolej) a "tmelu" ( freon ), díky kterému je dosaženo požadované hustoty směsi. Mnohé tmely jsou však také považovány za příliš toxické a podle Montrealského protokolu o látkách, které poškozují ozónovou vrstvu, již nejsou povoleny . [3] . V dubnu 1998 byl na Devon Ice Cap použit rafinovaný lampový olej . Bylo zjištěno, že v devonských jádrech hlubších než 150 m byla stratigrafie skryta mikrofrakturami. [čtyři]

Odkazy

1. ↑ cs: British Antarctic Survey , Ledový muž přichází – ledová jádra odhalují minulá klimata Archivováno 8. července 2015 na Wayback Machine

Poznámky

1. ↑  Bender M., Sowers T., Brook E. Gases in ice cores  // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America  : journal . - 1997. - Srpen ( roč. 94 , č. 16 ). - S. 8343-8349 . - doi : 10.1073/pnas.94.16.8343 . — PMID 11607743 .

Slovníky a encyklopedie	Velká dánština Britannica (online)
V bibliografických katalozích	J9U : 987007551809005171 LCCN : sh2005004104