우리를 1.5로 보이게 할 얼음 코어

과학자들은 지구의 기후 순환에서 대기 이산화탄소의 역할을 더 잘 이해하기 위해 남극 얼음 깊은 곳을 뚫고 있습니다.

두 겹의 장갑을 끼고 빠르고 조심스럽게 움직이며 Florian Krauss는 조준 레이저의 빛에 붉게 빛나는 금도금 실린더에 얼음 큐브를 넣습니다. 그는 전선과 게이지로 뒤덮여 극지방의 얼음을 기후 데이터로 변환하는 기계를 감상하기 위해 뒤로 물러났습니다.

이것이 단지 테스트 큐브가 아니라 남극에서 온 백만년 된 귀중한 얼음 조각이라면, 그는 다음으로 추출 용기를 진공 상태로 밀봉하고 150와트 주 레이저에 전원을 공급하여 전체 얼음 샘플을 천천히 생성할 것입니다. 가스로 직접 승화시키는 것. 스위스 베른 대학의 박사 과정 학생인 크라우스(Krauss)의 경우, 이는 내부에 갇혀 있는 이산화탄소와 같은 온실가스의 농도를 노출시켜 그 비밀을 풀어줄 것입니다.

지구의 기후 순환에서 대기 이산화탄소의 역할을 더 잘 이해하기 위해 과학자들은 오랫동안 남극 대륙에 뚫은 얼음 코어를 연구해 왔습니다. 그곳의 눈 층은 수십만 년에 걸쳐 축적되고 압축되어 고대 공기 샘플을 거품 격자에 가두어 두는 역할을 합니다. 작은 타임캡슐처럼. 과학자들은 거품과 먼지, 물 동위원소 등 얼음의 다른 내용물을 분석함으로써 온실가스 농도와 80만년 전의 온도를 연결할 수 있습니다.

현재 3년차를 맞이하고 있는 유럽의 Beyond EPICA(남극 얼음 코어링을 위한 유럽 프로젝트) 계획은 결국 150만 년 전으로 거슬러 올라가는 가장 오래된 코어를 회수할 수 있기를 바라고 있습니다. 이것은 기후 기록을 지구의 기후 진동 빈도, 즉 빙하기와 따뜻한 기간이 반복되는 주기의 주요 변화를 나타내는 신비한 기간인 중기 홍적세 전환까지 거슬러 올라갑니다.

수년에 걸친 노력으로 오래된 코어를 성공적으로 시추하는 것은 쉬운 일이 될 수 있습니다. 다음으로, 과학자들은 그 얼음에 갇힌 공기를 공들여 제거해야 합니다. 크라우스와 그의 동료들은 이를 위한 혁신적이고 새로운 방법을 개발하고 있습니다.

"우리는 얼음 자체에는 관심이 없습니다. 단지 포함된 공기 샘플에만 관심이 있기 때문에 얼음에서 공기를 추출하는 새로운 방법을 찾아야 했습니다."라고 그는 말합니다.

이러한 개입은 메탄을 분해하여 빙하기를 증폭시켰을 수 있는 현상을 모방할 수 있습니다. 그러나 과학자들은 아직 훨씬 더 기초적인 연구가 이루어져야 한다고 말합니다.

이산화탄소는 물에 쉽게 용해되기 때문에 녹는 것은 선택 사항이 아닙니다. 전통적으로 과학자들은 공기를 제거하기 위해 개별 얼음층 샘플을 분쇄하는 기계적 추출 방법을 사용해 왔습니다. 그러나 영하 50°C로 유지되는 대학 저장고의 Beyond EPICA 얼음에는 분쇄가 효과적이지 않습니다. 핵의 맨 아래에 있는 가장 오래된 얼음은 너무 압축되고, 개별 연간 층이 너무 얇아서 거품이 보이지 않을 것입니다. 얼음 결정 격자에 압착되어 포접물이라는 새로운 단계를 형성하게 됩니다. .

베른 대학의 과거 기후 및 얼음 핵심 과학 그룹 책임자인 Hubertus Fischer는 “맨 아래에서 우리는 단 1미터의 얼음에 압축된 20,000년의 기후 역사를 예상합니다.”라고 말했습니다. 이는 기존 빙하 코어 기록의 100분의 1 두께입니다.

Krauss와 Fischer가 개발 중인 새로운 방법을 deepSLice라고 합니다. (피자 메뉴는 레이저 경고 라벨 바로 아래 장치 측면에 테이프로 붙어 있습니다. 이는 같은 이름의 호주 피자 가게에서 선물한 것입니다.) DeepSLice는 두 부분으로 구성됩니다. 레이저 유도 승화 추출 장치(LISE)는 팀 실험실 공간의 절반을 채웁니다. LISE는 10cm 크기의 얼음 코어 조각에 근적외선 레이저를 지속적으로 발사하여 극도로 낮은 압력과 온도에서 고체에서 가스로 직접 변합니다. 승화된 가스는 15K(-258°C)로 냉각된 6개의 금속 딥 튜브로 동결되며, 각 튜브에는 얼음 코어 1cm의 공기가 들어 있습니다. 마지막으로 샘플은 가스 샘플을 통해 광자를 발사하여 이산화탄소, 메탄 및 아산화질소의 농도를 동시에 측정하는 양자 캐스케이드 레이저 기술을 기반으로 하는 맞춤형 흡수 분광계에 로드됩니다. 이 시스템의 또 다른 큰 장점은 과학자들이 얼음을 녹여(물에 녹지 않음) 메탄을 측정하고 얼음을 갈아서 이산화탄소를 측정했던 기존 분석 방법보다 훨씬 적은 양의 얼음(및 작업)이 필요하다는 것입니다.