Dome C Northissa 3 000 metrin syvyyteen porattavalla poralla etsitään ilmakuplia, jotka voivat paljastaa jääkausien muuttumisen.

A Kupoli C pohjoinen, Itä-Antarktiksen ylängöllä australialaiset tiedemiehet ovat saapuneet 400 metriä maanpinnan alapuolellaToisen porauskauden lopussa toipunut jää oli muodostunut yli 13.100 vuotta sitten, kun viimeinen jääkausi oli päättymässä. Tämä on silti liian vähän verrattuna lopulliseen tavoitteeseen: laskeutua noin kolme kilometriä ja palauttaa jatkuva sarja, joka voisi säilyttää jopa kaksi miljoonaa vuotta maapallon ilmaston historiaa.

Il Miljoonan vuoden jääydinprojekti Australian Etelämanner-ohjelman tutkimus ei etsi fossiileja perinteisessä mielessä. Sen pääasiallinen kohde on pienet ilmakuplat, jotka ovat jääneet loukkuun lumeen sen kertyessä ja puristuessa jääksi. Nämä sulkeumat säilyttävät näytteitä menneestä ilmakehästä ja mahdollistavat kaasujen, kuten hiilidioksidin, metaanin ja typpioksiduulin, suoran mittaamisen. Pöly, merisuolat ja muut kerroksissa olevat yhdisteet antavat tietoa lämpötilasta, merijään laajuudesta, tuulista ja tulivuorenpurkauksista.

Poraus tapahtuu mm. Australian Etelämanneralue, noin 1 200 kilometriä Caseyn asemaltaPaikka sijaitsee 75,0422 astetta eteläistä leveyttä ja 123,6312 astetta itäistä pituutta, 3.239 XNUMX metriä merenpinnan yläpuolellaJäävirtausmallit ja tutkahavainnot osoittavat noin 3 100 metriä jäätä, kerroksilla, jotka ovat saattaneet säilyä jatkuvasti riittävän kauan yli miljoonan vuoden kynnyksen.

Helmikuussa 2026 tiimi sai päätökseen toisen kesäkampanjansa yhdeksän viikon työskentelyn jälkeen. Saavutetut 400 metriä edustavat vasta monivuotisen projektin alkua, mutta ne ovat jo mahdollistaneet koko infrastruktuurin keskeisen osan kenttätestauksen: porauslautan, kaivon, ydinkäsittelyjärjestelmän, sisäisen aseman ja maassa olevien saattueiden on toimittava yhdessä ympäristössä, jossa lämpötila voi laskea alle 100 °C:een. miinus 45 celsiusastetta.

8,4 metrin porauslaite, joka on rakennettu äärimmäiseen kylmyyteen

Yrityksen ytimessä on pitkä kone 8,4 metriä, suunnitellut ja rakentanut Australian Etelämanner-alue Seitsemän vuoden kehitys-, testaus- ja käyttöönottotyön jälkeen projekti perustuu tanskalaiseen arkkitehtuuriin, jonka australialaiset tiedemiehet, insinöörit ja teknikot ovat mukauttaneet Etelämantereen toimintaolosuhteisiin. Syvänmeren porakone irrotti 7. tammikuuta 2026 ensimmäinen lähes metrin kokoinen porkkana 151 metrin syvyydestä siirryttäessä reiän valmisteluvaiheesta varsinaiseen kairaukseen.

Kyse ei ole pelkästään jään murtamisesta kallioperään asti. Materiaali on uutettava sylintereissä, jotka ovat riittävän ehjiä sen stratigrafisen sekvenssin sekä kemiallisten ja fysikaalisten ominaisuuksien säilyttämiseksi. Järjestelmään kuuluu pyörivä pää, sisäinen säiliö, johon ydin menee, moottori ja pyörimisenestolaite, joka estää koko luotainta pyörimästä reiässä. Mekaaninen tarkkuus ja luotettavuus ovat ratkaisevan tärkeitä, kun jokainen operaatio suoritetaan tuhansien kilometrien päässä normaaleista logistiikkakeskuksista.

Kaivo aiheuttaa myös ongelman, joka kasvaa syvyyden myötä. Jää ei ole täysin jäykkää materiaalia: jääpeitteen paineen alaisena se voi hitaasti muuttaa muotoaan ja pyrkiä sulkemaan reiän. Tämän ilmiön torjumiseksi käytetään jäätä. Estisol-140, biohajoava esteri, jolle on myönnetty Etelämantereen operaatioihin sovellettavien ympäristömenettelyjen mukainen lupa. Sen tiheys on lähellä jään tiheyttä, ja sen viskositeetti pysyy yhteensopivana erittäin alhaisten lämpötilojen kanssa. Neste kohdistaa vastapainetta reiän seinämiin ja rajoittaa sen viskoosista sulkeutumista.

Yläosa vaatii erilaista käsittelyä, koska firneli lumi, joka on vähitellen tiivistynyt, mutta ei vielä täysin muuttunut läpäisemättömäksi jääksi, pysyy huokoisena. Nestevuotojen estämiseksi reikä vuorattiin yli 123 metriin. Tiimi levensi vähitellen ensimmäistä osaa avarrustyökaluilla ja asensi putkituksen eristääkseen kaivon läpäisevästä alueesta.

Jopa louhitun materiaalin hallinta on teknologinen ketju. Ytimet siirtyvät porasta käsittelylinjalle, mitataan ja valmistellaan varastointia varten, kun taas jäänmurskat ja neste on eroteltava. Kentällä on eristetyt ja lämmitetyt säiliöt nesteen talteenottoa varten. Jopa porauskaapelissa on 3D-tulostetuista komponenteista valmistettu laite, joka on kytketty imujärjestelmään jäännös-Estisol-aineen poistamiseksi ennen kuin kaapeli palaa vinssiin.

Ilmakuplat ovat näytteitä menneisyyden ilmakehästä

Ytimien todellinen tieteellinen kohde ei kuitenkaan ole porauskenttä. Jää kuljetetaan Etelämantereen läpi rannikolle ja sieltä edelleen Tasmania, jossa alkaa vuosia kestävä laboratoriotyö. Kesäkuussa 2026 australialaiset tutkijat kehittivät ja sovelsivat jo menetelmiä muinaiseen jäähän jääneiden kasvihuonekaasujen erottamiseksi ja analysoimiseksi: hiilidioksidi, metaani ja typpioksiduuli.

Kuplat muodostuvat hitaasti. Vastasatanut lumi sisältää ilmaa kiteiden välissä. Ylempien kerrosten kertyminen puristaa alempia kerroksia, kunnes huokoset sulkeutuvat ja pieniä määriä ilmakehää jää suljettuna jään sisään. Tuloksena on luonnollinen arkisto, jossa kaasu ei ole epäsuora rekonstruktio, vaan fyysinen näyte ilmasta, joka oli läsnä huokosten sulkeutuessa.

Ytimessä säilyneiden veden ja epäpuhtauksien isotooppikoostumus antaa lisätietoja. Mannerten pölyä, merisuoloja ja purkaustuotteita voidaan käyttää ilmakehän ja ympäristön olosuhteiden rekonstruointiin; jään ominaisuudet auttavat havaitsemaan lämpötilan ja kierron vaihteluita. Näiden indikaattoreiden integrointi kasvihuonekaasupitoisuuksiin muuttaa jääpatsaan ilmastojärjestelmän aikajanaksi.

Hankkeella on siis vahvasti tieteidenvälinen luonne. ricerca ja sviluppo Se kattaa jäätikkötieteen, paleoklimatologian, ilmakehäkemian, jäätikkövirtausmallinnuksen, tutkageofysiikan, tarkkuusmekaniikan ja napalogistiikan. Ennen kuin vanhinta jäätä edes analysoitiin, oli välttämätöntä ymmärtää, mistä sitä etsiä, ja rakentaa instrumentit, joilla se voidaan löytää vaarantamatta sen tieteellistä arvoa.

Todellinen mysteeri on siirtymässä 41 000 vuodesta 100 000 vuoteen

Tavoitteena ei ole vain rikkoa syvyys- tai ikäennätystä. Noin 1,2 miljoonaa 700 000 vuotta sitten Maan ilmastojärjestelmä kävi läpi ns. Keskimmäinen pleistoseeni-siirtymäEnnen tätä vaihetta jääkauden ja jäätiköiden välisten kausien vuorottelu noudatti pääasiassa noin 41.000 vuotta; sen jälkeen syklit ovat lähellä 100.000 vuotta.

Tämän muutoksen syiden ymmärtäminen on yksi paleoklimatologian haasteista. Maan kiertoradan vaihtelut ovat ratkaisevan tärkeitä jäätiköitymisten peräkkäisille tapahtumille, mutta ne eivät yksinään täysin selitä havaittua muutosta. Ilmakehän kasvihuonekaasupitoisuuksien, jäätiköiden, valtamerien ja takaisinkytkentämekanismien roolin varmistamiseksi tarvitaan ilmastoarkisto, joka kattaa siirtymän riittävällä jatkuvuudella ja tarkkuudella.

Tässä kohtaa australialaisen porkkanan ikä on ratkaiseva. Aiempi merkittävä viittausEPICA Dome C tarjosi noin 800 000 vuoden mittaisen jatkuvan sarjan. Tammikuussa 2025 eurooppalainen projekti EPICAn vanhimman jään tuolla puolen, joka toimii Little Dome C:ssä noin 50 kilometrin päässä Australian toimipisteestä, on saavuttanut kallioperän noin 2 800 metrin syvyydessä ja alustavien arvioiden mukaan jäätä on peräisin ainakin 1,2 miljoonaa vuotta.

Australialainen ohjelma ei ole erillinen kilpailu eurooppalaista vastaan. Tiimit tekevät yhteistyötä tieteellisissä ja logistisissa asioissa, ja useiden syvien ytimien saatavuus mahdollistaa rekonstruktioiden vertailun ja toistettavuuden. Kupoli C pohjoinen Se valittiin juuri siksi, että tutkatietojen uudet tulkinnat ja mallinnuksen edistysaskeleet viittaavat mahdollisuuteen löytää vielä vanhempi, mahdollisesti lähes kaksi miljoonaa vuotta vanha sarja.

Million Year Ice Core -projektin tieteellinen johtaja, paleoklimatologi Joel Pedro, selitti syväporauksen alussa, että ilmakuplat ja luonnollisten ja ihmisen aiheuttamien yhdisteiden jäljet ​​mahdollistavat erityisen yksityiskohtaisen tallenteen ilmakehän ja ilmaston kehityksestä. Kun ensimmäiset ytimet palautettiin Australiaan, hän yhdisti projektin tavoitteen suoraan tarpeeseen ymmärtää jääkausien muuttuvaa jaksollisuutta ja käyttää tätä dataa ilmastomallien testaamiseen.

Muinaisen jään saavuttaminen vie vuosia ja tuhansia kilometrejä.

Tieteellinen vaikeus on erottamaton logistisesta vaikeudesta. Dome C North ei ole tavallinen Etelämantereen rannikkoasema. Päästäksesi sinne Caseyn asemalta sinun on ylitettävä noin 1 200 kilometriä jääpeitettäKaudella 2025–2026 kymmenen hengen joukkue työllisti 17 päivää matkustaa 1 168 kilometriä sisämaahan traktoreilla ja kelkoilla, jotka kuljettivat polttoainetta, ruokaa, tiloja ja laitteita.

Kentällä on noin 27 metriä pitkä ja seitsemän metriä leveä, joka on suunniteltu kestämään useita työkausia. Rakenteen alle jäähän on kaivettu noin kuusi metriä syvä oja. Jo muutaman metrin päässä pinnasta jään lämpötila voi nousta noin miinus 55 celsiusastetta, tila, joka vaikuttaa voiteluaineisiin, materiaaleihin, elektroniikkaan, kaapeleihin, mekaanisiin toleransseihin ja käyttäjän toimintaan.

Kun ydinporaus saavuttaa huipputuottavuuden vaiheen, ohjelma vaatii tyypillisesti seitsemän tai kahdeksan henkilöä työskentelemään kahdessa kahdeksan–yhdeksän tunnin vuorossa päivittäin. Ohjelman osoittama operatiivinen tavoiteAustralian Etelämanner-ohjelma on saapua noin klo 150 metriä porkkanaa viikossaKuuden tai kahdeksan viikon kaudella tämä voi tarkoittaa 900–1 200 metriä ja kokonaismassaa ... 6,5 ja 8,5 tonnia jäätä.

Nämä suorituskyvyt ovat edelleen operatiivinen tavoite, eivätkä ne tarkoita, että lopullinen syvyys voidaan saavuttaa yhden kesän aikana. Kampanjoihin vaikuttavat lyhyt kausi-ikkuna, porauslauttojen huolto, reiän valmistelu sekä tarve varastoida ja kuljettaa jokainen segmentti asianmukaisesti. Ohjelma arvioi kokonaisuudessaan neljästä viiteen vuotta porausta jäätikön pohjalle asti.

Paikka itsessään on vuosia kestäneen valintaprosessin tulos. Ensimmäinen kohde oli Little Dome C, josta tutka- ja mallinnus osoittivat mahdollisuuden löytää noin 1,4 miljoonaa vuotta historiaa. Uudet analyysit siirsivät sitten painopisteen noin 45 kilometriä lounaaseen, aina Dome C Northiin asti. Täällä substraatin yläpuolella oleva jää ulottuu noin 3 100 metrin korkeuteen ja kerrosten geometria näyttää olevan yhteensopiva hyvin vanhan, suhteellisen häiriintymättömän sarjaan.

Oikean sijainnin löytäminen on olennaista, koska syvyys ja ikä eivät automaattisesti osu yhteen. Kallioperän lähellä jää voi muuttaa muotoaan, sekoittua tai maan alla oleva lämpö voi vaikuttaa siihen. Hyvin vanha mutta stratigrafisesti häiriintynyt ydin menettäisi osan kyvystään kertoa tapahtumia aikajärjestyksessä. Dome C Northin mallit kuitenkin osoittavat, että syvemmissä osissa on mahdollista säilyttää parempi resoluutio kuin 20 000 vuotta metriä kohden jopa lähestymässä äärimmäisiä ikäkausia.

Yli miljoona vuotta vanhaa jäätä ei ole vielä saavutettu

Päätavoitetta ei siis ole vielä saavutettu. 400 metriä porattu helmikuuhun 2026 mennessä He jatkoivat projektia viimeisen jääkauden loppuun asti, kun taas yli miljoona vuotta vanhempaa materiaalia pitäisi löytyä muutaman viimeisen sadan metrin päästä kallioperän yläpuolelta. Operatiivisten ennusteiden mukaan vanhin jää ulottuu vuodenaikojen ympärille. 2028-2029jos ohjelma etenee aikataulun mukaisesti.

Edes kahden miljoonan vuoden ikäisen jään mahdollinen löytyminen ei automaattisesti takaa käyttökelpoista ilmastosarjaa tuohon päivämäärään asti. Enimmäisikä, stratigrafinen jatkuvuus ja resoluutio ovat eri ominaisuuksia, ja ne on määritettävä analyysin avulla. Tieteellisesti järkevin formulaatio on siis edelleen hankkeessa käytetty: Dome C North. voi sisältää jopa noin kaksi miljoonaa vuotta vanhaa jäätä, kun taas tavoitteena on saada jatkuva ennätys, joka ylittää miljoona vuotta ja mieluiten yltää vähintään 1,5 miljoonaan vuoteen.

Työ jatkuu pitkään poran viimeisen kierroksen jälkeen. Jokainen kaivettu mittari on luetteloitava, kuljetettava kylmäketju säilyen ja jaettava laboratorioiden ja tutkimusryhmien kesken. Kaasu- ja hivenainemittauksia verrataan sitten eurooppalaisten kairausten tuloksiin ja malleihin, joita käytetään pleistoseenikauden ilmastomallin rekonstruoimiseen.

Yli 3 200 metrin korkeudessa merenpinnasta Million Year Ice Core Project rakentaa samanaikaisesti kahta infrastruktuuria: yli kolmen kilometrin syvyyteen jäähän porattua porareikää ja Maan ilmakehän aikajanaa. Ratkaisevat tiedot saadaan vasta porauksen viimeisillä metreillä, kun jääpeitteeseen sulkeutuneet kuplat paljastavat kasvihuonekaasujen pitoisuudet ennen jäätikkösyklien muutosta ja sen aikana. Siihen asti jokainen uusi vuodenaika lisää syvyyttä ytimeen ja aikaa ilmastoarkistoon, jota Australia yrittää tuoda pintaan.

Etelämantereen miljoonan vuoden jääydinprojekti syventyy miljoonan vuoden ilmastohistoriaan

Tässä on kolme oivallusta, jotka saattavat kiinnostaa sinua:

Jääsuojelualueet Etelämantereella ilmastomuistia varten
Innovatiivinen sveitsiläinen tekniikka vanhimman jään analysointiin
Innovaatio kaukaisella rintamalla: Etätukikohdat Etelämantereella