Slavuj.net Dobar glas bolji sadržaj
Tamo je „ZAKLJUČENO“. A onda dolazi do zaključavanja. Oni kojima je proteklih tjedana dozvoljeno samo vježbanje i obilazak prodavnica, mogli bi poštedjeti razmišljanja putnika i posade Polarsterna (Pole Star), na slici gore. Polarstern je ledolomac koji pripada Institutu Alfred Wegener za istraživanje polarnih i morskih mora u Njemačkoj, a njena brodska kompanija u potpunosti je u drugačijoj klasi zaključavanja. Njihovo je plovilo na plovilu u ledenom moru Arktičkog okeana, a komunikacije su toliko minimalne da onemogućavaju telefonske pozive, a kamoli Zoom. Moguće su samo bez slike i poruke e-pošte.
Polarstern je lokacija MOSAiC, Multidisciplinarnog opservatorija za proučavanje arktičke klime. Isplovila je 20. rujna 2019. iz Tromsa u Norveškoj i otputovala na točku na zemljopisnoj širini 85 ° S (vidi kartu). Evo, oponašajući prvo putovanje po visokom arktičkom području, koje je 1893. godine priredio norveški istraživač Fridtjof Nansen, njen kapetan je fiksirao u ledenu jatu koja ju je nosila dužinom od oko 7 km / h, ljubaznošću oceanske struje nazvane transpolarna lebdeća struja. Njezin najbliži prilaz samom drogu, 156 km, bio je 24. februara.
Međutim, stvari nisu išle po planu. Ideja je bila da se okretna grupa od 300 naučnika provede dva mjeseca na brodu. To bi omogućilo da specijalisti za proučavanje različitih godišnjih doba i uslova – recimo zimski ili letnji led – budu tamo u odgovarajućem trenutku, a takođe bi imali korist da zaštite sve od kabine.
Odspajanje zamrzivača
Planirana rotacija u aprilu ipak je morala biti otkazana. Norveška, namjeravano mjesto polaska novih brodskih kuća, zatvorila je svoje granice kao odgovor na broj 19. To je ostavilo originalnu kompaniju bez datuma oslobođenja. Na kraju su dva broda za prebacivanje s novorođenim brodovima plovila iz Bremerhavena u Njemačkoj. A 17. maja Polarstern se oslobodio svog ledenog zatvora i uputio se prema jugu kako bi ih upoznao kraj obale Svalbarda. 8. lipnja započela je povratno putovanje i stigla natrag u svoj izvorni komad leda (koji se preselio) 17. lipnja, kako bi nastavila lebdjeti s njom sve dok se u rujnu ne oslobodi, u Framski tjesnac između Grenlanda i Svalbarda.
Koronavirus ipak nije promenio ciljeve MOSAiC-a. Oni trebaju proučavati strukturu arktičkog leda i kako se to mijenja sa godišnjim dobima, te pogledati zrak iznad tog leda, vodu ispod i stvorenja koja žive u toj vodi – i doista, u samom ledu. Sve su to međusobno povezane. Oni mjesto povezuju i sa širim svijetom, jer je Arktik i rekorder i pokretač klimatskih promjena.
To je rekorder jer vidljiva razlika između leda i vode i očigledan odnos između globalnih temperatura i količine leda okolo, zajedno znače da se ledena depilacija i smanjivanje na lako razumljiv način mijenjaju stvari. I ako se mijenjaju, opseg leda na Arktičkom moru ljeti se smanjio za 30% u posljednjih 30 godina, a taj se gubitak ubrzava (vidi grafikon).
Arktik je također pokretač klimatskih promjena, jer bjelina leda znači da odbija sunčevu svjetlost u svemir, čime hladi Zemlju, dok mrak otvorene vode znači da ona apsorbira tu svjetlost. Što se manje prvog događa, a više potonjeg, to će se brže globalne temperature dizati.
Započnite s ledom. Trenutno se to prati uglavnom putem satelita. Lako je izmjeriti opseg leda Arktika iz svemira. Mjerenje njegove debljine je zamršenije. Iz orbite se to događa mješavinom radara i laserskog snopa. Icesat 2, američki brod, daje podatke visinomjera koji bilježe visinu vrha snijega koji prekriva led. Cryosat 2, europski, koristi radar za prodiranje u snijeg i mjerenje visine samog vrha leda. Debljina leda na određenom mjestu tada se može izračunati primjenom Arhimedovog principa plutajućih tijela na smjesu leda i snijega i oduzimanjem debljine snijega. Međutim, Julienne Stroeve sa University College iz Londona, koja se sada sigurno vratila s noge misije, vjeruje da podaci prikupljeni sa ova dva satelita mogu biti netačni, što dovodi do precjenjivanja debljine leda.
Kad sve funkcionira savršeno, povratni signal za Cryosat 2 dolazi tačno s granice između leda i bilo kojeg gornjeg snijega. Dr Stroeve ipak smatra da se to ne događa uvijek. Varijable kao što su slojevitost unutar snega, zajedno sa njegovom temperaturom i slanošću mogu uticati na povratni radarski signal promenom strukture i gustoće snega. Ovo bi moglo uzrokovati da se signal reflektuje iz sniježnog sloja, a ne s granice gdje se susreće sa ledom. Da se to događa, stvorilo bi se iluzija da je led ispod snijega deblji nego što je zapravo slučaj.
Da bi ispitao tu mogućnost, dr. Stroeve je na brodu Polarstern uzeo namjenski radar. Svake sedmice je sa kolegom montirao ovaj instrument težak 170 kilograma na sanjku i vukao ga na novo mjesto kako bi probao različite snježne uvjete. Dok su ga vukli, slali su radarske impulse na frekvencijskim opsezima koje su sateliti koristili dole u sneg i merili količinu povratne lopte. Odbijanje signala u ovom povratnom senzoru daje sliku kako određeni snježni uslovi mogu mijenjati način na koji se vraća radarski satelit.
Radar dr Stroeve umro je 31. januara – jedna od mnogih mašina ekspedicije koja je postala žrtva arktičke zime. Ali do trenutka kada se to dogodilo uspjela je prikupiti prilično dobar skup podataka. Njezin je zaključak da odraz zaista ponekad dolazi iz interfejsa između snijega i leda, kao što bi trebalo. Ali ne uvijek. Razlika je važna. Njena mjerenja već pokazuju da je led „definitivno tanji od satelita koji su predloženi“. Ona još nije u potpunosti analizirala podatke, ali preliminarna istraga pokazuje da i visina snijega i temperatura utječu na povratnu trsku. Stoga izgleda vjerovatno da je količina arktičkog morskog leda okolo precijenjena. To bliži trenutak kada će, ako se temperature i dalje povećaju, ljeti potpuno nestati.
Mada, debljina leda nije jedino što je važno. Bitna je i njegova topografija. Ovo je provincija Jennifer Hutchings sa Državnog univerziteta Oregon. Koristi GPS plutače za praćenje kretanja leda oko broda. Iako je morski led čvrst, nije krut. Na moru formira tanku kožu – koja varira u dubini od oko 30cm ljeti do nekoliko metara zimi – tako da se lako pomiče vjetrom i strujom.
Kako se led kreće, on se na nekim mjestima prostire i pukne. Velike pukotine nastale na ovaj način nazivaju se vodiči, jer su dovoljno široke da „vode“ brod. Na drugim mjestima, za razliku od njih, kretanje čini led debljim. Kako se pojedinačne ploče leda međusobno uspravljaju, one stvaraju grebene koji mogu biti visoki i po metrima. Dr Hutchings još uvijek nije imala priliku obrađivati njene podatke. Ali čak je i sa palube broda mogla gledati kako se otvori i grebeni formiraju oko broda. Njene oči i uši, kao i njeni instrumenti, govore joj da je ove zime led bio posebno pokretljiv – i da je tako postao posebno grub, s iznenađujućim brojem grebena.
Ovi grebeni mogu uticati na brzinu kojom se led topi – ali da se to složi, to se može dogoditi na dva suprotna načina. Plodovi se led debljaju, a deblji led se topi sporije. S druge strane, greben prodire u more kao i u zrak (opet Arhimed, pa može uzburkati vodu ispod površine). Duboka voda je toplija od površinskog sloja, tako da bi ovo miješanje služilo za povećanje brzine taline. Štoviše, dodavanje konfuziji, grebeni su skloni da komadi leda padnu s njih u more, da formiraju male blokove poznate kao bahati. Ovo brašno, s većom površinom po jedinici volumena od neprekinutog leda, topi se brže.
Glavno zapažanje dr. Hutchings-a je promjena strukture leda. Povijesno, na ovom dalekom sjeveru, gdje je led uvijek prisutan u nekom obliku, zima je vrijeme kada se nakuplja kako se novi slojevi dodaju postojećim jatima, zadebljavajući ih. Ljeti se led tada malo otopi. Ali jezgra stvari ostaje iz godine u godinu i, tijekom slijedećih zima, dodaje se više slojeva. To forsira ono što je poznato kao višegodišnji višegodišnji led.
Dr Hutchings i njene kolege su, međutim, otkrili da se nešto poprilično razlikuje. Umesto da se sastoji od leda koji se akumulirao tokom mnogih godina, veliki deo višegodišnjeg čopora leda više nije istinski višegodišnji – to je „maloletnik“, koji je sagrađen tokom poslednje dve godine.
Dr Hutchings, ovo je još jedan dokaz koji potvrđuje šta satelitske snimke oparenja i protoka ledene jame sugeriraju – da će kraj ledenog pokrivača tokom cijele godine na Sjevernom polu možda biti blizu, s ljetnim taloženjem tako ozbiljnim da bi sam stup vidi bistru, plavu vodu.
Jeff Bowman iz institucije za okeanografiju Scripps u San Diegu, također je zainteresiran za ponašanje leda. U njegovom slučaju to je zanimanje usmjereno prema njegovim učincima na arktički život. Glavno pitanje koje mu je postavljeno je je li arktički ekosustav u cjelini neto proizvođač ili apsorber ugljičnog dioksida. Odgovor na ovo pitanje ima posljedice na količinu koja Arktik doprinosi globalnom zatopljenju. Ovisi o tome koliko se fotosinteze odvija u regiji. A to zauzvrat ovisi o obimu i topografiji ledenog pokrivača.
Arktički ocean ima malo višećelijskih biljaka. Ali ima jednoćelijske alge i bakterije fotosinteze. Oni žive i u vodi i u ledu. A premda sitnih njih, ima ih u izobilju. Upravo dr. Bowman, koji se bavi morskim mikrobiologom, proučava kako bi otkrio kako utječu na ravnotežu ugljika u Arktiku.
Da bi mjerio aktivnost ovih mikroorganizama, analizirao je količinu kisika u vodi. Ovo je pokazatelj koliko se odvija fotosinteza. Čineći to, otkrio je da fizičko stanje leda – posebno grebena koje je proučavao dr. Hutchings – ima važan uticaj na ta stvorenja i njihovu produktivnost.
Okeani, uključujući i Arktik, prirodno padaju u slojeve, a na dnu je najjača voda, gdje ima i malo svjetla. Uspon vodenog stuba i kretanje i svjetlost se povećavaju. Blizu vrha se naziva površinski mješoviti sloj koji se neprekidno prevrće u odgovoru na vjetar. Morski led općenito smanjuje ovo miješanje izazvano vjetrom. No ledeni grebeni djeluju poput sićušnih jedra, hvataju vjetar, kreću se u odgovoru i tako miješaju vodu ispod. Otkrio je dr. Bowman da je posljedica iznenađujuće dubokog miješanog sloja.
To je loša vijest za fotosintezu planktonskih mikroba. Već ionako nizak nivo svjetlosti ispod leda znači da mogu rasti tek kada su blizu površine. Ako se „pomešaju“ sa svetlosti, oni ne mogu da se fotosinteziraju.
Ovo, međutim, nije problem za one organizme koji su zapravo ugrađeni u led. Za njih, tanji led znači da dobivaju više svjetla, a ne manje. To povećava njihovu produktivnost. Rezultat, kako je primijetio dr. Bowman, ove godine bio je neobično rani procvat proljećno-ledene alge.
Ostaje da se vidi kakvi su efekti ranog cvetanja. Međutim, pomaci u vremenskom rasporedu događaja ove vrste mogu imati posljedice. Na primjer, ako alge cvjetaju rano, sićušne životinje koje ih jedu možda će se kasno izvući da bi dohvatile njihov glavni izvor hrane. Manji broj ovih zooplanktona znači, zauzvrat, manje jesti za stvari koje idu dalje u prehrambenom lancu – poput riba, tuljana i polarnih medveda.
Ali ono što vrijedi za zimu, nije nužno i ljeto. Povratak sunca znači da će zimske suptilnosti sada zamijeniti jača, očiglednija posljedica smanjenog morskog leda. To je to što više svjetlosti može upasti kroz vodu u ekosustav. To će takođe uticati na vreme i intenzitet cvetanja fitoplanktona i ledenih algi.
Uticaj na ravnotežu ugljika u ranom cvatu algi na proleće će se odigrati narednih meseci. Neiskorišćene alge mogu djelovati kao sudoper ugljika, uklanjajući ugljični dioksid. Alternativno, oni mogu povećati nivo ugljičnog dioksida ako njihovo uništavanje služi uklanjanju kiltera ekosustava koji bi ga inače apsorbirao. Novi skup istraživača na MOSAiC-u uslijedit će nakon toga.
Promjene u ledu koje je primijetio dr. Hutchings također djeluju na atmosferu, tvrdi jedan od drugih istraživača na brodu Polarstern – Lauriane Quéléver sa Helsinškog univerziteta. Gospođu Quéléver zanima kemijski sastav arktičkog zraka, a posebno kako određeni oskudni molekuli u njemu djeluju kao prekursori za stvaranje oblaka. Čini se da to kontrolira ponašanje leda.
Na većini delova Zemlje oblaci se formiraju kao kapljice vode, koje se kondenzuju oko „semenki“ prašine ili organskih molekula. Na Arktiku je malo prašine. I biološka aktivnost ima manjak u usporedbi s ostalim mjestima – i, osim toga, provodi se uglavnom ispod barijere morskog leda. Stoga se može očekivati da će se oko oblaka formirati malo sjemena. Pa ipak, oblaci su prisutni.
Oblaci na horizontu
Polazište gđe Quéléver za istraživanje ove materije bila su prethodna istraživanja izvršena na ostrvima nižih geografskih širina na Arktiku – tačnije Grenlandu i Svalbardu. Sjeme oblaka obično je imalo spojeve koji sadrže sumpor, dušik, hlor, brom ili jod. Pomoću gomile instrumenata koja su se nalazila u kontejneru na pramcu broda, potražila je te molekule. I ona ih je pronašla.
To nije bilo potpuno iznenađenje. Ono što ju je, međutim, iznenadilo su su količine u kojima ih je zatekla. Očekivala je da će njihova koncentracija u zimi, najmanje biološki aktivno doba godine, biti niska do nepostojeće. U stvari su bili slični onima koje su pronađene na Grenlandu.
Jedini uvjerljivi izvor ovih molekula su mikroorganizmi koje proučava dr. Bowman. I, kao da podržava tu ideju, također je vidjela da su u koncentracijama molekula od interesa korelirane s “ledenim događajima” oko broda, poput otvaranja velikih vodiča koji su dovodili zrak u kontakt s morskom vodom ispod.
Veza između pucanja morskog leda i oslobađanja potencijalnih sjemenki oblaka sugerira da bi više pukotina u ledenom sloju moglo dovesti do više oblaka na Arktiku. Koji bi sveukupni uticaj mogao imati na klimu, nije jasan. Ljetni oblaci bi odražavali sunčevu svjetlost natrag u svemir, hladeći planetu. Oni formirani zimi, kada je sunce ispod horizonta, poslužili bi kao izolacija, zagrijavajući ga. Kao i kod načina na koji grebeni dr. Hutching utiču na topljenje leda, moguća su dva suprotna ishoda – ili će možda neto efekat biti da se otkažu.
Kao što pokazuje ovaj primer, za pravilno razdvajanje interakcija arktičkog leda, atmosfere i okeanskog života potrebni su podaci prikupljeni tokom čitave godine – jer je kontrast između zime i leta na polovima veći nego bilo gde drugde na planeti. Neočekivani obilazak Polarsterna došao je po cijenu nekih od ovih podataka, ali djelomičnom nadoknadom ekspedicija je ostavila nekoliko autonomnih mašina na ledu da nastave sakupljati što više informacija tokom odsutnosti broda. Srećom, tada je ekspedicija bila spremljena da završi ono što će biti najopsežnija studija do sada napravljena na Arktiku i njegovom utjecaju na klimu. Ako se to dogodi, istraživači na brodu imali bi najproduktivnije zaključavanje – bez uvećanja.
