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Pesquisadores liderados por Yuko Motizuki, do Laboratório de Astro-Glaciologia do Centro RIKEN Nishina, no Japão, desenvolveram um novo sistema de amostragem baseado em laser para estudar a composição de núcleos de gelo retirados de geleiras. O novo sistema tem uma resolução de profundidade de 3 mm – cerca de 3 vezes menor do que a disponível atualmente – o que significa que pode detectar variações de temperatura que ocorreram durante períodos de tempo muito menores no passado. Espera-se que o novo amostrador de fusão a laser, ou LMS, ajude a reconstruir as contínuas mudanças anuais de temperatura que ocorreram há milhares a centenas de milhares de anos, o que ajudará os cientistas a compreender as mudanças climáticas no passado e no presente. O estudo foi publicado no Revista de Glaciologia em 19 de setembro.
Os anéis das árvores podem nos dizer a idade de uma árvore, e a cor e a largura dos anéis podem nos dizer um pouco sobre o clima local durante esses anos. O crescimento anual das geleiras pode nos contar uma história semelhante, mas durante um período de tempo muito mais longo. Os cientistas estão estudando mudanças climáticas passadas analisando núcleos de gelo cilíndricos removidos de geleiras. Ao coletar amostras em intervalos regulares ao longo dos núcleos, os pesquisadores podem reconstruir perfis contínuos de temperatura. No entanto, isto é impossível com amostras colhidas em locais profundos, onde a acumulação anual tem sido frequentemente comprimida a subcentímetros.
Atualmente existem dois métodos padrão para amostragem de núcleos de gelo. Um deles tem uma precisão de profundidade de cerca de 1 cm, o que significa que os dados de anos com acumulação inferior a 1 cm são perdidos e quaisquer eventos únicos que alterem o clima de forma aguda seriam perdidos. O outro método tem boa precisão de profundidade, mas destrói a parte da amostra necessária para analisar o teor de água – a principal forma pela qual os cientistas calculam as temperaturas passadas. O novo amostrador de fusão a laser supera esses dois problemas; tem alta precisão de profundidade e não destrói os isótopos críticos de oxigênio e hidrogênio encontrados na água, que são necessários para inferir a temperatura passada.
O sistema LMS fornece um feixe de laser através de uma fibra óptica com um bocal prateado especial e bombeia rapidamente a amostra líquida, eventualmente depositando-a em frascos de aço inoxidável. Depois que o hardware especial foi montado, os pesquisadores experimentaram otimizar três partes críticas do processo: a quantidade de potência do laser, a velocidade com que o bico é inserido no núcleo enquanto o laser derrete o gelo, e a taxa com que o laser derrete o gelo. a amostra líquida é aspirada. Com a otimização, os pesquisadores poderiam derreter o gelo o mais rápido possível, evitar o superaquecimento do laser e evitar que a água derretida ficasse muito quente, o que desestabilizaria os isótopos críticos e impediria medições corretas de temperatura.
Como experiência de prova de conceito, a equipe coletou amostras de um segmento de 15 cm de um núcleo de gelo raso Dome-Fuji de 50 cm, que foi obtido a cerca de um campo de futebol (~92 m) abaixo da superfície do gelo no leste da Antártida. veja Filme). Em um teste, eles conseguiram coletar 51 amostras discretas em intervalos regulares de 3 mm ao longo do segmento do núcleo de gelo. Eles mediram os isótopos estáveis de oxigênio e hidrogênio que constituíam a água derretida extraída das amostras e descobriram que eles combinavam bem com aqueles obtidos por segmentação manual, um processo prático apenas neste ambiente de pesquisa. Uma boa correspondência significa que o processo de fusão a laser não estragou a amostra e as temperaturas inferidas seriam precisas.
Motizuki diz: “Com nosso método de fusão a laser, agora é possível analisar isótopos de água estáveis com resolução de alguns milímetros de profundidade. Isso permitirá aos pesquisadores obter perfis de temperatura contínuos, de longo prazo e resolvidos anualmente, mesmo em núcleos de gelo profundos. coletados em locais de baixa acumulação na Antártica, bem como eventos transitórios, como mudanças repentinas de temperatura, que são registrados neles.”
Os próximos pesquisadores planejam usar o sistema LMS, ou uma próxima versão atualizada, para estudar as mudanças climáticas relacionadas às variações naturais na atividade solar.
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