Yeni buz çekirdekleri 1,5 milyon yıl geriye bakmamızı sağlıyor
Florian Krauss, hedefleme lazerinin ışığında kırmızı renkte parlayan altın kaplamalı bir silindirin içine bir buz küpünü kaydırırken iki kat eldiven giyiyor. Bir adım geri atıyor ve kutup buzlarını önemli iklim verilerine dönüştürebilen kablolar ve ölçüm cihazlarıyla dolu makineye bakıyor. Eğer bu bir test küpü yerine milyonlarca yıllık gerçek bir Antarktika buz parçası olsaydı, bir sonraki adım vakumlu bir conta oluşturan bir çıkarma kabı kullanmak olurdu. Daha sonra 150 megavatlık ana lazer açılır. Buzu yavaş yavaş ve doğrudan gaza süblimleştirir. Bern Üniversitesi İklim ve Çevre Fiziği Bölümü’nde doktora öğrencisi olan Krauss, böylece zamanın çok uzak bir anında sera gazı konsantrasyonunun ne olduğunu bulmayı başardı.
Duyuru
Atmosferdeki karbondioksitin Dünya’nın iklim döngülerindeki rolünü daha iyi anlamak için bilim adamları uzun süredir Antarktika’da toplanan buz çekirdeklerine yöneldiler. Orada yüzbinlerce yıl boyunca kar katmanları birikmiş ve kalınlaşmıştır. O dönemde geçerli olan hava koşulları, küçük zaman kapsülleri görevi gören küçük kabarcıklardan oluşan bir ızgarayla çevrelenmiştir. Bu gaz kabarcıklarını ve buzun toz ve su izotopları gibi diğer bileşenlerini analiz eden bilim insanları, sera gazlarının konsantrasyonu ile 800.000 yıl önceki sıcaklıklar arasında bir bağlantı kurmayı başardılar. Şimdi daha da geriye gidiyoruz.
1,5 milyon yıl önce
“Antarktika’da Buz Delme Avrupa Projesi”nin kısaltması olan “EPICA’nın Ötesinde” Avrupa girişimi üç yıldır varlığını sürdürüyor. Bir sonraki hedefi şimdiye kadar bulunan en eski buz çekirdeğini ortaya çıkarmak: 1,5 milyon yaşında olduğu söyleniyor. Bu, iklim kayıtlarını, Dünya’nın iklim değişkenliğinin (yinelenen buzul ve buzullararası dönem döngüleri) sıklığında büyük bir değişime yol açan esrarengiz bir dönem olan Orta Pleistosen geçişine kadar genişletecektir.
Ancak hesaplaması yıllar alacak kadar eski bir buz çekirdeğini başarıyla çıkarmak işin sadece kolay kısmı. Daha sonra, bilim adamlarının buzun içinde hapsolmuş havayı titizlikle serbest bırakması gerekiyor. Krauss ve meslektaşları bunun için yenilikçi, yeni bir yöntem geliştirdiler. “Buzun kendisi ile ilgilenmiyoruz, sadece içerdiği hava örnekleriyle ilgileniyoruz, bu yüzden havayı buzdan çıkarmanın yeni bir yolunu bulmamız gerekiyordu” diyor.
Buzdan hava nasıl alınır?
Karbondioksit suda kolayca çözündüğü için onu çözmek bir seçenek değildir. Şimdiye kadar bilim insanları, havayı serbest bırakmak için ayrı ayrı buz katmanlarından örnekleri ezdikleri mekanik madencilik yöntemlerini kullandılar. Ancak halihazırda Bern Üniversitesi’nin dondurucusunda sıfırın altında 50 derece sıcaklıkta saklanan “EPICA’nın Ötesinde” buz çekirdeğini doğramak çok sıkıcı olurdu.
Duyuru
Çekirdeğin tabanındaki eski buz muhtemelen o kadar sıkıştırılmış ve yıllık katmanlar o kadar ince ki hiçbir hava kabarcığı görülmüyor: Buz kristali kafesine bastırılıyorlar ve klatrat içerme bileşikleri oluşturuyorlar. Buz çekirdekleriyle ilgilenen Bern araştırma grubunun başkanı Hubertus Fischer, “Temel olarak, 20.000 yıllık iklim tarihinin yalnızca bir metre buza sıkıştırılmasını bekliyoruz” diyor. Bu, mevcut tüm buz çekirdeklerinin kalınlığının yüzde biri kadardır.
Krauss ve Fischer tarafından geliştirilen yeni yönteme deepSLice adı veriliyor. İki bölümden oluşur. Lazerle indüklenen süblimasyon ekstraksiyonu (LISE) cihazı, ekibin laboratuvarındaki odanın yarısını dolduruyor. LISE, yakın kızılötesi lazeri sürekli olarak 10 santimetrelik bir buz parçasına hedefleyerek, onu son derece düşük sıcaklık ve basınçlarda doğrudan katı durumdan gaz durumuna dönüştürüyor. Süblimleştirilmiş gaz daha sonra her biri bir inçlik buz çekirdeğinden gelen havayı içeren altı adet soğutulmuş metal tüpte dondurulur. -258 santigrat dereceye kadar soğutulurlar.
Son olarak numuneler, karbondioksit, metan ve nitröz oksit konsantrasyonlarını eş zamanlı olarak ölçmek için gaz numunesi boyunca fotonları ateşleyen kuantum kademeli lazer teknolojisine dayanan özel yapım bir absorpsiyon spektrometresine beslenir. Bu sistemin bir diğer büyük avantajı, bilim adamlarının suda çözünmeyen buzu eriterek metanı ve buzu keserek karbondioksiti ölçtüğü eski analiz yöntemine göre çok daha az buz (ve insan gücü) gerektirmesidir.
Benzersiz beceriler
Oregon Üniversitesi’nden buz çekirdeği bilimcisi ve “Beyond EPICA”nın ABD’deki eşdeğeri COLDEX’in buz analizi başkanı Christo Buizert, DeepSLice’ın “başka hiç kimsenin sahip olmadığı benzersiz bir yetenek” sunduğunu söylüyor. 1,5 milyon yıl öncesine kadar uzanan sürekli bir buz çekirdeği bulmak için Avrupalılarla “yarışma” başladı.
Buizert, “Buz süblimasyonu, buzdan gaz çıkarmanın en zor yöntemlerinden biridir” diyor. “Uzun zamandır deniyorsun.” Bu çok umut verici bir yol çünkü gazlardan %100 kurtulabilirsiniz. “Fakat bunu yapmak çok zor, dolayısıyla bunu yapmış olmaları gerçekten etkileyici.” Ancak araştırmacılar, Krauss ve Fischer’in gerekli örneği ellerine alabilmeleri için hâlâ yaklaşık üç yılı olduğunu tahmin ediyorlar.
O zamana kadar hala çözülmesi gereken bazı sorunlar var. Bu, numunelerin spektrometreden geçirildikten sonra daha ileri analizler için nasıl kullanılabileceği sorusunu da içerir.
Bern ekibi, antik buz çekirdeğinin nihayet Antarktika’dan İtalya üzerinden bir gemiyle dondurucu kaplarda Avrupa’ya ulaştığında teknolojilerinin hazır olacağına inanıyor. Krauss, “Son sonuçlarımız bize doğru yolda olduğumuzu gösterdi. Aslında istediğimiz doğruluğa ulaştık” diyor. “Sistemin hazır olacağından eminim.”
(Jle)
Haberin Sonu