W Kopule C North wiertło zaprojektowane do penetracji na głębokość 3.000 metrów ma na celu znalezienie pęcherzyków powietrza, które mogą ujawnić, jak zmieniały się epoki lodowcowe.

A Kopuła C Północnana płaskowyżu Antarktydy Wschodniej australijscy naukowcy dotarli do 400 metrów pod powierzchniąLód odzyskany pod koniec drugiego sezonu wiertniczego utworzył ponad 13.100 lat temu, kiedy kończyła się ostatnia epoka lodowcowa. To wciąż za mało w porównaniu z ostatecznym celem: zejść o około trzy kilometry i odzyskać ciągłą sekwencję, która mogłaby zachować do dwa miliony lat historii klimatu Ziemi.

Il Projekt rdzeni lodowych na milion lat Australijski Program Antarktyczny nie poszukuje skamieniałości w tradycyjnym sensie. Jego głównym celem są drobne pęcherzyki powietrza uwięzione w śniegu, który gromadził się i kompresował, tworząc lód. Te inkluzje chronią próbki dawnej atmosfery i umożliwiają bezpośredni pomiar gazów, takich jak dwutlenek węgla, metan i podtlenek azotu. Pył, sole morskie i inne związki obecne w tych warstwach dostarczają informacji o temperaturze, zasięgu lodu morskiego, wiatrach i erupcjach wulkanicznych.

Wiercenie odbywa się w Australijskie Terytorium Antarktyczne, około 1.200 kilometrów od stacji CaseyMiejsce to znajduje się na 75,0422 stopniu szerokości geograficznej południowej i 123,6312 stopniu długości geograficznej wschodniej, 3.239 metrów nad poziomem morzaModele przepływu lodu i obserwacje radarowe wskazują na grubość około 3.100 metrów lodu, przy czym warstwy te mogły być nieprzerwanie zachowane na tyle długo, by przetrwać barierę miliona lat.

W lutym 2026 roku zespół zakończył swoją drugą letnią kampanię po dziewięciu tygodniach pracy. Osiągnięte 400 metrów to dopiero początek wieloletniego projektu, ale już teraz umożliwiły one przeprowadzenie testów terenowych kluczowego elementu całej infrastruktury: wiertnicy, odwiertu, systemu obsługi rdzeni, stacji wewnętrznej i konwojów naziemnych, które muszą współdziałać w środowisku, w którym temperatura może spaść poniżej 100°C. minus 45 stopni Celsjusza.

Wiertnica o długości 8,4 metra przeznaczona do pracy w ekstremalnie niskich temperaturach

Sercem przedsiębiorstwa jest długa maszyna Metrów 8,4, zaprojektowany i zbudowany przez Australijska Dywizja Antarktyczna Po siedmiu latach rozwoju, testów i uruchomienia, projekt opiera się na duńskiej architekturze, zaadaptowanej przez australijskich naukowców, inżynierów i techników do warunków panujących na Antarktydzie. 7 stycznia 2026 roku wiertło głębinowe wydobyło… pierwsza marchewka o długości prawie metra z głębokości 151 metrów, począwszy od fazy przygotowania otworu, aż po faktyczne pobieranie rdzeni.

Nie chodzi tylko o rozbicie lodu do podłoża skalnego. Materiał musi być wydobywany w cylindrach, w stanie na tyle nienaruszonym, aby zachować jego strukturę stratygraficzną oraz właściwości chemiczne i fizyczne. System składa się z obrotowej głowicy, wewnętrznego pojemnika, do którego wprowadza się rdzeń, silnika oraz urządzenia zabezpieczającego przed obrotem, które zapobiega obracaniu się całej sondy w otworze. Precyzja mechaniczna i niezawodność nabierają kluczowego znaczenia, gdy każda operacja jest wykonywana tysiące kilometrów od normalnych centrów logistycznych.

Odwiert stwarza również problem, który narasta wraz z głębokością. Lód nie jest materiałem idealnie sztywnym: pod wpływem nacisku ze strony pokrywy lodowej może powoli odkształcać się i powodować zamykanie otworu. Aby temu przeciwdziałać, stosuje się lód. Estisol-140, biodegradowalny ester dopuszczony do użytku zgodnie z procedurami środowiskowymi mającymi zastosowanie w operacjach na Antarktydzie. Jego gęstość jest zbliżona do gęstości lodu, a lepkość pozostaje zgodna z ekstremalnie niskimi temperaturami. Płyn wywiera ciśnienie wsteczne na ścianki otworu i ogranicza jego lepkie zamknięcie.

Górna część wymaga innego traktowania, ponieważ firn, czyli śnieg, stopniowo zagęszczany, ale jeszcze nie całkowicie przekształcony w nieprzepuszczalny lód, pozostaje porowaty. Aby zapobiec wyciekowi płynu, otwór został zabezpieczony na głębokość ponad 123 metrów. Zespół stopniowo poszerzał początkowy odcinek za pomocą narzędzi do rozwiercania i wkładał rurę okładzinową, aby odizolować odwiert od strefy przepuszczalnej.

Nawet zarządzanie wydobytym materiałem to złożony proces technologiczny. Rdzenie przechodzą z wiertnicy do linii technologicznej, gdzie są mierzone i przygotowywane do składowania, podczas gdy odłamki lodu i płyn muszą zostać oddzielone. Na złożu znajdują się izolowane i ogrzewane zbiorniki do odzyskiwania płynów. Nawet kabel wiertniczy posiada urządzenie wykonane z komponentów drukowanych w technologii 3D i podłączone do systemu ssącego, które usuwa pozostałości estizolu przed powrotem kabla do wciągarki.

Pęcherzyki powietrza są próbkami atmosfery przeszłości

Prawdziwym przeznaczeniem naukowym rdzeni nie jest jednak pole wiertnicze. Lód jest transportowany przez Antarktydę do wybrzeża, a następnie do Tasmania, gdzie rozpoczną się prace laboratoryjne, które będą trwały latami. W czerwcu 2026 roku australijscy naukowcy opracowywali i stosowali już metody ekstrakcji i analizy gazów cieplarnianych uwięzionych w starożytnym lodzie: dwutlenek węgla, metan i podtlenek azotu.

Bąbelki tworzą się w powolnym procesie. Świeżo opadły śnieg zawiera powietrze w przestrzeniach między kryształkami. Nagromadzenie się górnych warstw ściska dolne, aż pory się zamkną, a niewielkie ilości atmosfery pozostaną zamknięte w lodzie. W rezultacie powstaje naturalne archiwum, w którym gaz nie jest pośrednią rekonstrukcją, lecz fizyczną próbką powietrza obecnego w momencie zamknięcia się porów.

Skład izotopowy wody i zanieczyszczeń zachowanych w rdzeniu dostarcza dalszych informacji. Pył kontynentalny, sole morskie i produkty erupcji mogą być wykorzystane do rekonstrukcji warunków atmosferycznych i środowiskowych; charakterystyka lodu pomaga w określeniu zmian temperatury i cyrkulacji. To właśnie integracja tych wskaźników ze stężeniami gazów cieplarnianych przekształca kolumnę lodową w oś czasu systemu klimatycznego.

Dlatego też projekt ma charakter silnie interdyscyplinarny. badania i rozwój Obejmuje ona glacjologię, paleoklimatologię, chemię atmosfery, modelowanie przepływu lodowców, geofizykę radarową, mechanikę precyzyjną i logistykę polarną. Zanim jednak przystąpiono do analizy najstarszego lodu, konieczne było zrozumienie, gdzie go szukać i zbudowanie instrumentów umożliwiających jego dotarcie bez uszczerbku dla jego wartości naukowej.

Prawdziwą tajemnicą jest przejście z 41 000 do 100 000 lat

Celem nie jest po prostu pobicie rekordu głębokości lub wieku. W około 1,2 miliona 700 000 lat temu system klimatyczny Ziemi przeszedł przez tzw. Przejście środkowoplejstoceńskiePrzed tą fazą naprzemienność okresów lodowcowych i interglacjalnych przebiegała głównie z częstotliwością ok. 41.000 roku; następnie cykle blisko 100.000 roku.

Zrozumienie przyczyn tej zmiany jest jednym z wyzwań paleoklimatologii. Zmiany orbity Ziemi mają kluczowe znaczenie dla sukcesji zlodowaceń, ale same w sobie nie wyjaśniają w pełni obserwowanej transformacji. Aby zweryfikować rolę koncentracji gazów cieplarnianych w atmosferze, pokryw lodowych, oceanów i mechanizmów sprzężenia zwrotnego, potrzebne jest archiwum klimatyczne obejmujące okres transformacji z wystarczającą ciągłością i rozdzielczością.

W tym miejscu wiek australijskiej marchewki staje się kluczowy. Poprzednie główne odniesienie doEPICA Dome C zapewnił ciągłą serię danych trwającą około 800 000 lat. W styczniu 2025 r. europejski projekt Poza najstarszym lodem EPICA, działający w Little Dome C, około 50 kilometrów od australijskiej lokalizacji, dotarł do podłoża skalnego na głębokości około 2.800 metrów, a wstępne oceny wskazują, że lód pochodzi z co najmniej 1,2 milionów lat.

Program australijski nie jest odrębnym wyścigiem z programem europejskim. Zespoły współpracują ze sobą pod względem naukowym i logistycznym, a dostępność wielu głębokich rdzeni pozwala na porównywanie i replikację rekonstrukcji. Kopuła C Północna Wybrano ją właśnie dlatego, że nowe interpretacje danych radarowych i postęp w modelowaniu wskazują na możliwość odnalezienia jeszcze starszej sekwencji, potencjalnie mającej około dwóch milionów lat.

Dyrektor naukowy projektu Million Year Ice Core Project, paleoklimatolog Joel Pedro, wyjaśnił na początku głębokich wierceń, że pęcherzyki powietrza i ślady związków naturalnych i antropogenicznych pozwalają na szczególnie szczegółowy zapis ewolucji atmosfery i klimatu. Po powrocie pierwszych rdzeni do Australii, bezpośrednio powiązał cel projektu z potrzebą zrozumienia zmieniającej się okresowości epok lodowcowych i wykorzystania tych danych do testowania modeli klimatycznych.

Dotarcie do starożytnego lodu zajmuje lata i tysiące kilometrów.

Trudność naukowa jest nierozerwalnie związana z trudnościami logistycznymi. Kopuła C Północ nie jest typową przybrzeżną stacją antarktyczną. Aby do niej dotrzeć ze stacji Casey, trzeba pokonać około 1.200 kilometrów pokrywy lodowejW sezonie 2025-2026 zespół liczył dziesięć osób 17 dni przejechać 1.168 kilometrów w głąb lądu traktorami i saniami, przewożąc paliwo, żywność, wyposażenie i sprzęt.

Na terenie pola znajduje się schron wiertniczy o powierzchni ok. 27 metrów długości i siedem metrów szerokości, zaprojektowany tak, aby przetrwać kilka sezonów pracy. Pod konstrukcją wykopano rów o głębokości około sześciu metrów w lodzie. Już kilka metrów od powierzchni temperatura lodu może osiągnąć około minus 55 stopni Celsjusza, stan, który ma wpływ na środki smarne, materiały, elektronikę, kable, tolerancje mechaniczne i działania operatora.

Gdy wiercenie rdzeniowe wchodzi w fazę szczytowej wydajności, program zazwyczaj wymaga od siedmiu do ośmiu osób pracujących na dwie ośmio- lub dziewięciogodzinne zmiany dziennie. Cel operacyjny wskazany przezAustralijski Program Antarktyczny ma dotrzeć około 150 metrów marchewki tygodniowoW sezonie trwającym od sześciu do ośmiu tygodni może to oznaczać od 900 do 1.200 metrów i masę całkowitą od 6,5 i 8,5 tony lodu.

Te wyniki pozostają celem operacyjnym i nie oznaczają, że ostateczną głębokość można osiągnąć w ciągu jednego lata. Na przebieg kampanii wpływają krótkie okno sezonowe, konserwacja wiertnicy, przygotowanie otworu oraz konieczność prawidłowego przechowywania i transportu każdego segmentu. Program szacuje całkowitą cztery do pięciu lat wierceń aby dotrzeć do podstawy czapy lodowej.

Samo miejsce jest wynikiem wieloletniego procesu selekcji. Pierwszym celem była Little Dome C, gdzie radary i modelowanie wskazywały na możliwość odzyskania około 1,4 miliona lat historii. Nowe analizy przesunęły następnie uwagę na około 45 kilometrów na południowy zachód, aż do Kopuły C Północnej. Tutaj lód ponad podłożem sięga około 3.100 metrów, a geometria warstw wydaje się zgodna z bardzo starą, stosunkowo niezakłóconą sekwencją.

Znalezienie właściwej lokalizacji jest kluczowe, ponieważ głębokość i wiek nie pokrywają się automatycznie. W pobliżu podłoża skalnego lód może się odkształcać, mieszać lub ulegać wpływowi ciepła z podziemia. Bardzo stary, ale zaburzony stratygraficznie rdzeń utraciłby część swojej zdolności do relacjonowania wydarzeń w porządku chronologicznym. Modele użyte w przypadku Kopuły C Północnej wskazują jednak na możliwość zachowania, w głębszych partiach, lepszej rozdzielczości niż w przypadku… 20 000 lat na metr nawet zbliżając się do sędziwego wieku.

Do lodu liczącego ponad milion lat wciąż nie udało się dotrzeć

Główny cel nie został więc jeszcze osiągnięty. 400 metrów wywierconych do lutego 2026 r. Przedłużyli projekt do końca ostatniej epoki lodowcowej, a materiał starszy niż milion lat powinien znajdować się na ostatnich kilkuset metrach nad podłożem skalnym. Prognozy operacyjne wskazują, że najstarszy lód sięga około pór roku. 2028-2029 , jeśli program przebiega zgodnie z harmonogramem.

Nawet ewentualne odzyskanie lodu sprzed dwóch milionów lat nie gwarantuje automatycznie użytecznej serii klimatycznej aż do tego czasu. Maksymalny wiek, ciągłość stratygraficzna i rozdzielczość to różne cechy, które będą musiały zostać określone poprzez analizę. Najbardziej rozsądnym pod względem naukowym rozwiązaniem pozostaje zatem to przyjęte w projekcie: Kopuła C Północna. może zawierać lód mający nawet około dwóch milionów lat, zaś celem jest uzyskanie ciągłego zapisu trwającego dłużej niż milion lat, a w idealnym przypadku obejmującego co najmniej 1,5 miliona lat.

Prace będą kontynuowane długo po zakończeniu wiercenia. Każdy wydobyty metr będzie musiał zostać skatalogowany, przetransportowany z zachowaniem łańcucha chłodniczego oraz podzielony między laboratoria i grupy badawcze. Pomiary gazów i pierwiastków śladowych zostaną następnie porównane z wynikami z rdzeni europejskich oraz z modelami użytymi do rekonstrukcji wzorca klimatycznego plejstocenu.

Na wysokości ponad 3.200 metrów nad poziomem morza, w ramach projektu Million Year Ice Core Project, równolegle budowane są dwie infrastruktury: odwiert o głębokości ponad trzech kilometrów w lodzie oraz oś czasu ziemskiej atmosfery. Kluczowe dane pojawią się dopiero na ostatnich metrach wierceń, kiedy pęcherzyki zamknięte w pokrywie lodowej ujawnią stężenie gazów cieplarnianych przed i w trakcie transformacji cyklów lodowcowych. Do tego czasu, każdy nowy sezon będzie zwiększał głębokość rdzenia i czas archiwum klimatycznego, które Australia próbuje wydobyć na powierzchnię.

Projekt „Milion lat rdzeni lodowych” na Antarktydzie zagłębia się w historię klimatu trwającą milion lat

Oto trzy spostrzeżenia, które mogą Cię zainteresować:

Lodowe sanktuaria na Antarktydzie dla pamięci klimatycznej
Innowacyjna szwajcarska technologia do analizy najstarszego lodu
Innowacje na dalekim froncie: odległe bazy na Antarktydzie