Вопрос читателя - ответ учёного
Что может рассказать о прошлом планеты лёд Антарктиды?
Гляциологи (специалисты, изучающие льды и снег) в Антарктиде исследуют состав льда, чтобы узнать, каким был окружающий мир много столетий и тысячелетий назад.
Лёд Антарктиды позволяет это сделать, поскольку он формируется без участия жидкой воды — такое ещё можно встретить на самых высоких и холодных горных ледниках планеты – в частности, на вершине Эльбруса (Кавказ). Но на Кавказе возраст льда относительно небольшой, поскольку очень велика скорость накопления снега.
Лёд Антарктиды позволяет это сделать, поскольку он формируется без участия жидкой воды — такое ещё можно встретить на самых высоких и холодных горных ледниках планеты – в частности, на вершине Эльбруса (Кавказ). Но на Кавказе возраст льда относительно небольшой, поскольку очень велика скорость накопления снега.
В Антарктиде таяния нет, скорость снегонакопления очень мала, поэтому лёд образуется долгие годы, и его возраст достигает сотен тысяч лет. Снег очень медленно спрессовывается и постепенно превращается в лёд. На заключительном этапе этого спрессовывания воздушные поры в слежавшемся снеге (фирне) замыкаются — и получаются воздушные пузырьки. Атмосфера в своём неизменном виде содержится в них тысячелетиями.
Есть два способа извлечь воздух изо льда:
Первый способ — плавление: лёд плавят, и все газы выходят наружу. Но есть газы, которые растворяются в воде, — например, углекислый газ CO2.
Второй способ — сухая экстракция. При сухой экстракции кусок льда перемалывают в мельнице в мельчайшие частицы, чтобы воздух изо льда вышел.
После этого воздух собирают и перемещают в измерительный прибор.
Когда атмосфера извлечена, можно узнать её газовый состав— напрямую измерить, сколько в древнем воздухе было кислорода, азота, углекислого газа, аргона, метана и других газов. Соотношение О2 и N2 (кислорода и азота) измеряют на спектрометре, объём CO2 — на лазерных анализаторах, используются также хроматографы.
Ещё по льду можно установить, например, температуру воздуха в прошлом. Исследуют это с помощью изотопного анализа льда. Молекулы воды различаются по разновидностям атомов, из которых они состоят, — изотопов. Есть более «тяжёлые» изотопы, а есть более «лёгкие», и учёным известно, что концентрация тяжёлых молекул в воздухе прямо связана с температурой конденсации, при которой влага образуется в атмосфере. Изотопный анализ позволяет определить, сколько в воде таких тяжёлых изотопов и, следовательно, какой была температура, когда образовывался конкретный слой льда.
Есть два способа извлечь воздух изо льда:
Первый способ — плавление: лёд плавят, и все газы выходят наружу. Но есть газы, которые растворяются в воде, — например, углекислый газ CO2.
Второй способ — сухая экстракция. При сухой экстракции кусок льда перемалывают в мельнице в мельчайшие частицы, чтобы воздух изо льда вышел.
После этого воздух собирают и перемещают в измерительный прибор.
Когда атмосфера извлечена, можно узнать её газовый состав— напрямую измерить, сколько в древнем воздухе было кислорода, азота, углекислого газа, аргона, метана и других газов. Соотношение О2 и N2 (кислорода и азота) измеряют на спектрометре, объём CO2 — на лазерных анализаторах, используются также хроматографы.
Ещё по льду можно установить, например, температуру воздуха в прошлом. Исследуют это с помощью изотопного анализа льда. Молекулы воды различаются по разновидностям атомов, из которых они состоят, — изотопов. Есть более «тяжёлые» изотопы, а есть более «лёгкие», и учёным известно, что концентрация тяжёлых молекул в воздухе прямо связана с температурой конденсации, при которой влага образуется в атмосфере. Изотопный анализ позволяет определить, сколько в воде таких тяжёлых изотопов и, следовательно, какой была температура, когда образовывался конкретный слой льда.