มาเยือน Camp Century อีกครั้ง: ตะกอนจากก้นแกนน้ำแข็งสมัยสงครามเย็นเผยให้เห็นอดีตอันอบอุ่นของกรีนแลนด์ (2024)

มาเยือน Camp Century อีกครั้ง: ตะกอนจากก้นแกนน้ำแข็งสมัยสงครามเย็นเผยให้เห็นอดีตอันอบอุ่นของกรีนแลนด์ (1)

ภาพถ่ายประวัติศาสตร์ของแท่นขุดเจาะแกนน้ำแข็งภายในร่องหิมะที่ปกคลุมที่แคมป์เซ็นจูรี ทางตะวันตกเฉียงเหนือของกรีนแลนด์ในปี 1964 ที่มา: Langway, 2008 [เครดิต: USACE/CRREL]

ฐานทัพทหารที่ใช้พลังงานนิวเคลียร์ในช่วงสงครามเย็นภายในแผ่นน้ำแข็งกรีนแลนด์ฟังดูเหมือนเป็นนิยายวิทยาศาสตร์ แต่วิทยาศาสตร์ที่ออกมาจากสถานที่ปฏิบัติงานนอกชายฝั่งของกองทัพสหรัฐฯ เป็นเพียงนิยายเท่านั้น ในโพสต์บล็อก EGU CR ของสัปดาห์ที่แล้ว, Paul Bierman และ Amanda Schmidt พูดคุยถึงความก้าวหน้าของกองทัพสหรัฐฯ ในปฏิบัติการข้ามแผ่นน้ำแข็งกรีนแลนด์ซึ่งถึงจุดสูงสุดในการก่อตั้ง Camp Century ในช่วงต้นทศวรรษ 1960 ซึ่งเป็นที่ซึ่งแกนน้ำแข็งลึกแห่งแรกเกิดขึ้น ในโพสต์นี้ ผมจะกล่าวถึงรายละเอียดเกี่ยวกับมรดกทางวิทยาศาสตร์ที่ยั่งยืนของแกนน้ำแข็ง Camp Century ตั้งแต่การวิจัยที่ก้าวล้ำครั้งแรกในทศวรรษ 1960 ไปจนถึงการวิเคราะห์ที่กำลังดำเนินอยู่เกี่ยวกับตะกอนที่สูญหายไปนานและเพิ่งถูกค้นพบใหม่จากด้านล่างของแกนน้ำแข็ง .

Camp Century: เมืองใต้น้ำแข็ง

รูปที่ 1: แผนที่ประวัติศาสตร์ของเกาะกรีนแลนด์ทางตะวันตกเฉียงเหนือแสดงที่ตั้งของแคมป์เซ็นจูรี (คลาร์ก, 1966) [เครดิต: USACE]

Camp Century ซึ่งอยู่ห่างจาก Thule ประมาณ 200 กม. ทางตะวันตกเฉียงเหนือของเกาะกรีนแลนด์ เป็นห้องปฏิบัติการวิจัยอาร์กติกทดลองที่สร้างขึ้นในอุโมงค์น้ำแข็งหลายชุดใต้พื้นผิวของแผ่นน้ำแข็ง (รูปที่ 1) เจ้าหน้าที่ นักวิทยาศาสตร์ และวิศวกรเกือบ 200 คนอาศัยอยู่ในอาคารสำเร็จรูปในอุโมงค์ที่ขับเคลื่อนด้วยเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ขนาดเล็ก

คลิกที่นี่เพื่อแสดงเนื้อหาจาก YouTube
เรียนรู้เพิ่มเติมใน YouTubeนโยบายความเป็นส่วนตัว-

ภาพยนตร์โฆษณาชวนเชื่อของกองทัพสหรัฐฯ ที่ได้รับการบูรณะใหม่ ซึ่งบรรยายถึงการก่อสร้างและการดำเนินงานของ Camp Century

กองทัพสหรัฐฯ นำนักวิทยาศาสตร์มาศึกษาคุณสมบัติพื้นฐานของหิมะและน้ำแข็งเพื่อทำความเข้าใจว่าหิมะและน้ำแข็งสามารถทำงานได้อย่างไรในสภาวะที่ท้าทายเช่นนี้ ก่อนหน้านี้ แกนน้ำแข็งตื้นๆ ได้ถูกเจาะรอบๆ กรีนแลนด์ แต่ลึกได้ไม่เกินสองสามร้อยเมตร (Langway, 2008) นักวิทยาศาสตร์แกนน้ำแข็งผู้บุกเบิก เชสเตอร์ ซี. แลงเวย์ และบี. ไลล์ แฮนเซน ริเริ่มโครงการแกนน้ำแข็งที่ทะเยอทะยานที่สุด: การเจาะผ่านความหนาทั้งหมดของแผ่นน้ำแข็งกรีนแลนด์ที่แคมป์เซ็นจูรี (รูปที่ 2) การเจาะน้ำแข็งลึกเกือบ 1.4 กม. ใต้แคมป์เซ็นจูรี่ใช้เวลาฝึกซ้อม 2 ครั้งและใช้เวลา 5 ปี ในฤดูร้อนปี 1966 การขุดเจาะไปถึงพื้นของแผ่นน้ำแข็งและกู้ตะกอนใต้ธารน้ำแข็งที่มีความยาว 3.4 เมตรกลับคืนมา (รูปที่ 2)

มรดกทางวิทยาศาสตร์ของแกนน้ำแข็งแคมป์เซ็นจูรี่

รูปที่ 2: ภาพถ่ายประวัติศาสตร์ของการขุดเจาะน้ำแข็งที่ Camp Century (a) การฟื้นตัวของแกนน้ำแข็งที่ Camp Century [เครดิต: USACE] (b) B. Lyle Hansen (ซ้าย) และ Chester C. Langway (ขวา) ตรวจสอบตะกอนใต้น้ำแข็งจากแกนน้ำแข็ง Camp Century [เครดิต: David Atwood, U.S. Army-ERDC-CRREL, เอื้อเฟื้อโดย AIP Emilio Segrè Visual Archives]

แกนน้ำแข็งของ Camp Century เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในสาขาวิทยาศาสตร์แกนน้ำแข็ง การวิเคราะห์ไอโซโทปของออกซิเจนในน้ำแข็ง ซึ่งเป็นคุณสมบัติของโมเลกุลของน้ำที่เชื่อมโยงกับอุณหภูมิบรรยากาศ ได้สร้างบันทึกประวัติสภาพภูมิอากาศของโลกในช่วง 100,000 ปีที่ผ่านมาอย่างที่ไม่เคยมีมาก่อน (ดูโพสต์ Cryoblogs ก่อนหน้านี้นี้- ตามลำดับ น้ำแข็งน้ำแข็งใสจากแกนกลางได้รับการศึกษาอย่างกว้างขวางและรวมเข้ากับชุดข้อมูลจากแกนน้ำแข็งลึกกรีนแลนด์ล่าสุด

อย่างไรก็ตาม วัสดุฐานจากแกนน้ำแข็ง ได้แก่ น้ำแข็งฐานที่มีเศษซากสูง 17 เมตร และตะกอนใต้น้ำแข็งยาวกว่า 3 เมตร ยังไม่ได้รับการศึกษาอย่างสมบูรณ์ (รูปที่ 3) น้ำแข็งที่มีเศษซากมากมายได้รับการวิเคราะห์บางส่วนเพื่อทำความเข้าใจกระบวนการของแผ่นน้ำแข็งฐาน (Herron และ Langway, 1979) การวิเคราะห์ทางปิโตรวิทยาของตะกอนใต้น้ำแข็งทำให้เกิดโอกาสที่หาได้ยากในการสำรวจธรณีวิทยาของเกาะกรีนแลนด์ที่ถูกปกปิดด้วยแผ่นน้ำแข็ง (Fountain et al., 1981) ไมโครฟอสซิลที่อุดมสมบูรณ์ รวมถึงไดอะตอมน้ำจืดในน้ำแข็งฐานและตะกอนบ่งชี้ว่าเกาะกรีนแลนด์ทางตะวันตกเฉียงเหนือไม่มีน้ำแข็ง ณ จุดใดจุดหนึ่งในยุคไพลสโตซีน แต่ในเวลานั้นไม่มีวิธีใดที่จะระบุอายุของตะกอนด้วยการวัดทางรังสีวิทยา (Harwood, 1986)

ในช่วงปลายทศวรรษ 1980 ความรู้จากตะกอนใต้ธารน้ำแข็งของแคมป์เซ็นจูรี่มืดมน น้ำแข็งและตะกอนฐานแคมป์เซ็นจูรี่ได้ถูกส่งไปยังศูนย์น้ำแข็งและภูมิอากาศที่สถาบัน Niels Bohr แห่งมหาวิทยาลัยโคเปนเฮเกนในช่วงต้นทศวรรษ 1990 ซึ่งตัวอย่างยังคงแข็งตัวและลืมไปในช่องแช่แข็งแกนน้ำแข็งในที่สุด

รูปที่ 3: ซ้าย: ภาพถ่ายต้นฉบับของท่อหลักทั้งห้าของตะกอนใต้น้ำ Camp Century (รูปที่ดัดแปลงมาจาก Fountain et al., 1981) ขวา: ภาพถ่ายใหม่ของส่วนตะกอนใต้ธารน้ำแข็งแคมป์เซ็นจูรี่ น่าเหลือเชื่อที่มีเพียงไม่กี่ส่วนเท่านั้นที่ถูกวางผิดที่หรือละลายนับตั้งแต่รวบรวมในปี 1966 [เครดิต: Andrew Christ]

การค้นพบวัสดุพื้นฐานจาก Camp Century อีกครั้ง

ในปี 2017 ตัวอย่างเหล่านี้ถูกค้นพบอีกครั้งอย่างน่าอัศจรรย์ระหว่างการเก็บกล่องแกนน้ำแข็งหลายพันกล่อง จากนั้น ทีมนักวิทยาศาสตร์ได้รับเชิญให้ประยุกต์การวิเคราะห์สมัยใหม่กับตัวอย่างที่สูญหายไปนานและไม่เหมือนใครเหล่านี้ งานทดลองเริ่มต้นในปี 2019 เมื่อตัวอย่างสองตัวอย่างจากแกนกลางถูกตัดในโคเปนเฮเกน และส่งแช่แข็งไปยังเวอร์มอนต์ โดยตัวอย่างหนึ่งจากส่วนบนสุดและอีกตัวอย่างหนึ่งจากส่วนล่างสุดของตะกอน Camp Century

เราเพิ่งเริ่มต้นเมื่อมีบางอย่างเปลี่ยนแปลงแผนของเรา ขณะที่เรากรองตะกอนเป็นเกรนขนาดต่างๆ เพื่อการวิเคราะห์ เราสังเกตเห็นจุดสีดำเล็กๆ ลอยอยู่ในน้ำที่ใช้ล้าง ขณะที่ฉันมองดูพวกเขาด้วยกล้องจุลทรรศน์ ฉันก็อุทานบางอย่างที่คล้ายกับ "Holy Schist!" เราประหลาดใจที่ตะกอนเต็มไปด้วยกิ่งอ่อน ปลายใบ และวัสดุที่เป็นไม้ (รูปที่ 4) คุณคงจินตนาการถึงความตื่นเต้นของเราที่ได้ค้นพบบางสิ่งเช่นนั้นในตะกอนที่ยังคงถูกปกคลุมไปด้วยน้ำแข็งมากกว่า 1 กม. เป็นเวลานานอย่างไม่อาจเทียบได้!

ความสำคัญทางวิทยาศาสตร์ของการค้นพบนั้นชัดเจนมาก การมีอยู่ของฟอสซิลพืชหมายความว่าพื้นที่ทางตะวันตกเฉียงเหนือของเกาะกรีนแลนด์นี้ปราศจากน้ำแข็งและเคยเป็นพืชพันธุ์มาก่อน แต่เมื่อไหร่ที่น้ำแข็งหายไปและระบบนิเวศใดเกิดขึ้น?

รูปที่ 4: ซ้าย: ลีอาห์ วิลเลียมสัน (ซ้าย) และแอนดรูว์ คริสต์ (ขวา) หยิบกิ่งไม้ฟอสซิลจากตะกอนแคมป์เซ็นจูรี่อย่างตื่นเต้น ขวา: ภาพถ่ายด้วยกล้องจุลทรรศน์เพื่อดูปลายใบมอส กิ่งไม้ และลำต้นที่พบในตะกอน [เครดิต: Paul Bierman, Andrew Christ และ Dorothy Peteet]

ระบบนิเวศฟอสซิลใต้น้ำแข็ง

เราทำงานร่วมกับผู้เชี่ยวชาญด้านพืชในอาร์กติกหลายคน ซึ่งระบุมอส ต้นกก ต้นวิลโลว์ พุ่มไม้ และพืชทุนดราอื่นๆ ที่พบได้ทั่วไปในแถบอาร์กติกในปัจจุบัน สิ่งเหล่านี้บ่งบอกถึงการมีอยู่ในอดีตของพืชพรรณที่พบในพื้นที่ปลอดน้ำแข็งที่อื่นๆ ในกรีนแลนด์ในปัจจุบัน

แต่ตะกอนถูกเปิดเผยครั้งสุดท้ายและถูกฝังอยู่ใต้แผ่นน้ำแข็งครั้งสุดท้ายเมื่อใด? เพื่อหาคำตอบ เราได้สกัดนิวไคลด์คอสโมเจนิกซึ่งก่อตัวในวัสดุใกล้พื้นผิวระหว่างการสัมผัสกับรังสีคอสมิก ในทั้งสองตัวอย่างเพื่อคำนวณระยะเวลาที่ตะกอนถูกฝังไว้ เราพิจารณาแล้วว่าตะกอนด้านบนจะต้องถูกเปิดออก ซึ่งหมายความว่าแผ่นน้ำแข็งหายไปภายในล้านปีที่ผ่านมา ตะกอนที่อยู่ชั้นล่างสุดมีอายุมากกว่ามาก อาจฝังไว้ตั้งแต่ 3 ล้านปีก่อน

ดังนั้น แผ่นน้ำแข็งกรีนแลนด์ทางตะวันตกเฉียงเหนือจึงถอยกลับไปภายในล้านปีที่ผ่านมา ทำไมเรื่องนี้ถึงสำคัญ? การวิเคราะห์นิวไคลด์คอสโมเจนิกที่คล้ายกันของหินใต้น้ำแข็งจากแกนน้ำแข็ง GISP2 ในกรีนแลนด์ตอนกลางพบผลลัพธ์เดียวกัน (Schaefer et al., 2016) ดูเหมือนว่าแผ่นน้ำแข็งจำนวนมากได้ละลายอย่างน้อยหนึ่งครั้งในช่วงล้านปีที่ผ่านมา แต่เรายังไม่ทราบเวลาและขอบเขตที่แน่นอนของการถอยกลับของแผ่นน้ำแข็งในอดีตเหล่านั้น การระบุข้อมูลนี้มีความสำคัญต่อการทำความเข้าใจว่าแผ่นน้ำแข็งจะตอบสนองต่อภาวะโลกร้อนที่เกิดจากการกระทำของมนุษย์และปัจจัยที่อาจส่งผลให้ระดับน้ำทะเลสูงขึ้นได้อย่างไร

ตะกอนใต้ธารน้ำแข็งแคมป์เซ็นจูรีให้แคปซูลเวลาของช่วงเวลาที่แผ่นน้ำแข็งกรีนแลนด์มีขนาดเล็กลงและทุ่งทุนดราโผล่ออกมาในช่วงเวลาหลายล้านปี ซึ่งเป็นโอกาสที่หาได้ยากเนื่องจากบันทึกภูมิอากาศ Paleoclimate อย่างต่อเนื่องจากแกนน้ำแข็งกรีนแลนด์อื่นๆ ขยายไปถึง 130,000 ปีก่อนเท่านั้น . เราเผยแพร่ผลลัพธ์เบื้องต้นจากการศึกษานำร่องของเราในพนส ปีที่แล้ว. จากการวิจัยเกี่ยวกับแกนหลักในช่วงแรกๆ ของเรา ทีมอเมริกันและยุโรปของเราจึงได้รับรางวัล aทุนมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติเพื่อวิเคราะห์ที่เก็บถาวรทั้งหมดของตะกอนใต้น้ำแข็งของแคมป์เซ็นจูรี่

ตัวอย่างเก่า วิทยาศาสตร์ใหม่

ฤดูใบไม้ร่วงที่แล้ว ฉันเดินทางไปที่ตู้แช่แข็งของมหาวิทยาลัยโคเปนเฮเกนเพื่อตัดตะกอนที่เก็บถาวรจาก Camp Century เมื่อเดินเข้าไปในช่องแช่แข็ง ฉันรู้สึกเป็นเกียรติอย่างยิ่งที่ไม่เพียงแต่เก็บตัวอย่างหายากเหล่านี้จากใต้แผ่นน้ำแข็งเท่านั้น แต่ยังได้เป็นหนึ่งในไม่กี่คนที่ผ่ามันออกแล้วมองเข้าไปข้างใน (รูปที่ 5)

รูปที่ 5: ซ้าย: Andrew Christ ถือส่วนที่ตัดของตะกอนใต้ธารน้ำแข็ง Camp Century ซึ่งอาจมีอายุมากถึง 3 ล้านปี ศูนย์กลาง: ฟยอร์ดทางตอนใต้ของกรีนแลนด์ที่เห็นบนเที่ยวบินกลับไปยังสหรัฐอเมริกา ขวา: กำลังนำทางสนามบินนวร์กพร้อมสัมภาระและตัวอย่างมากมาย [เครดิต: Kathy Kasic, Andrew Christ]

ขณะที่เราตัดผ่านที่เก็บตะกอน เราพบวัสดุหลายประเภท ได้แก่ ทรายที่มีฟอสซิลพืชมากมาย ชั้นน้ำแข็งและทรายที่เรียงกันผิดรูป ก้อนกรวดที่ไม่แน่นอนที่อยู่ใต้แผ่นน้ำแข็ง และอาจเป็นชั้นดินเยือกแข็งถาวรแบบโบราณ การตัดตัวอย่างและแยกตัวอย่างย่อยออกใช้เวลาเกือบสามสัปดาห์สำหรับการวิเคราะห์เฉพาะ เช่น นิวไคลด์คอสโมเจนิก แร่วิทยา จีโอโครโนเมทรี ตัวชี้วัดทางชีวภาพของไขมัน ดีเอ็นเอโบราณ พลังแม่เหล็กแบบพาลิโอแมกเนติก ไมโครฟอสซิลและมาโครฟอสซิล การเรืองแสง และการวิเคราะห์ไอโซโทปที่เสถียรในรูพรุนของน้ำแข็ง

ฉันลงมือบนเที่ยวบินที่ค่อนข้างตึงเครียดโดยนำตู้แช่ตัวอย่างแช่แข็งและล้ำค่าหลายตู้จากโคเปนเฮเกนกลับไปยังเวอร์มอนต์ ขณะที่เราบินเหนือปลายด้านใต้ของเกาะกรีนแลนด์ ฉันก็ยังแปลกใจที่มีตัวอย่างจากกรีนแลนด์อยู่ในห้องเก็บสัมภาระ คอยติดตามเพราะอีกไม่นานเราจะเริ่มการวิเคราะห์ และฉันแน่ใจว่าเรื่องราวที่น่าทึ่งจะออกมาจากแคปซูลเวลาอันล้ำค่านี้!

อ่านเพิ่มเติม

เรียบเรียงโดยเจนนี่ อาเธอร์ และจิโอวานนี่ บัคโคโล

แอนดรูว์ คริสเป็นเพื่อนหลังปริญญาเอกของ Gund ใน Rubenstein School of Environment and Natural Resources ที่มหาวิทยาลัยเวอร์มอนต์ เขาเป็นนักธรณีสัณฐานวิทยาน้ำแข็งที่ใช้เทคนิคภาคสนามและห้องปฏิบัติการที่หลากหลาย ซึ่งส่วนใหญ่เป็นนิวไคลด์จากคอสโมเจนิกส์ เพื่อทำความเข้าใจกระบวนการน้ำแข็งและขั้วโลกเหนือ เขากำลังทำงานในทีมนักวิจัยนานาชาติเพื่อเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับตะกอนฐานจากแกนน้ำแข็งแคมป์เซ็นจูรี ติดตามโครงการบน Instagram (@campcentury.fossilsunderice) และแอนดรูว์บน Twitter (@drewchrist_geo) หรือติดต่อผ่านทางอีเมล์ (แอนดรูว์.คริสต์@uvm.edu-

มาเยือน Camp Century อีกครั้ง: ตะกอนจากก้นแกนน้ำแข็งสมัยสงครามเย็นเผยให้เห็นอดีตอันอบอุ่นของกรีนแลนด์ (2024)

References

Top Articles
Latest Posts
Article information

Author: Nathanael Baumbach

Last Updated:

Views: 6011

Rating: 4.4 / 5 (55 voted)

Reviews: 86% of readers found this page helpful

Author information

Name: Nathanael Baumbach

Birthday: 1998-12-02

Address: Apt. 829 751 Glover View, West Orlando, IN 22436

Phone: +901025288581

Job: Internal IT Coordinator

Hobby: Gunsmithing, Motor sports, Flying, Skiing, Hooping, Lego building, Ice skating

Introduction: My name is Nathanael Baumbach, I am a fantastic, nice, victorious, brave, healthy, cute, glorious person who loves writing and wants to share my knowledge and understanding with you.