Wat het ijs onthult over Antarctica
Het continent dat je tijdens je Antarctica-cruise verkent, is niet alleen een met ijs bedekt eiland met pinguïns, walvissen en zeehonden. Onder het dikke ijs liggen zoetwatermeren verborgen die duizenden microben bevatten die wijzen op een grote verscheidenheid aan leven. In 2013 verkreeg een team van onderzoekers het eerste niet-verontreinigde watermonster dat ooit rechtstreeks uit een meer op Antarctica is gehaald.
Lake Whillans is een meer dat onder 800 meter ijs ligt, 640 kilometer van de Zuidpool. Het meer is slechts 2 meter diep en bijna 60 vierkante kilometer groot. Omdat het meer ongerept is, is het team zes jaar bezig geweest om een manier te bedenken om het monster te verwijderen zonder het water te verontreinigen door de boorapparatuur of door invasieve organismen in het meer te introduceren. Om dit te voorkomen gebruikte het team ultraviolette straling, waterfiltratie en waterstofperoxide om de machines en het water dat gebruikt werd om door het ijs te boren te steriliseren.
Leven onder het ijs
Na een jaar bemonsteren toonden de resultaten een overvloed aan leven. Het team vond 130.000 cellen in elke milliliter water met bijna 40.000 bacteriën en archaea. Het monster toonde ook aan dat het leven in het meer zonder zonne-energie de afgelopen 120.000 jaar en mogelijk zelfs 1 miljoen jaar heeft overleefd.
In het afgelopen jaar hebben onderzoekers culturen van ongeveer een dozijn soorten microben geïsoleerd en gekweekt en DNA-sequentiebepaling heeft tekenen van bijna 4000 soorten aan het licht gebracht, waaronder veel bekende microben die mineralen afbreken voor energie, omdat er geen zonlicht is.
Een belangrijke vraag voor de wetenschappers is of deze levensvormen worden geclassificeerd als 'overlevenden' of 'arrivers', waarbij overlevenden afstammelingen zijn van microben die in de sedimenten leefden toen het gebied door de oceaan werd bedekt, vergeleken met arrivers die op het ijs zouden zijn afgezet nadat ze zich in de afgelopen 50.000 jaar een weg naar beneden hadden gebaand toen ijs van de bodem van gletsjers smolt.
Een andere mogelijkheid is dat nieuwkomers in het meer terecht zijn gekomen door zeewater dat onder de ijskap door sijpelde, wat mogelijk is aangezien het Whillans-meer 100 kilometer van de aanaardingslijn ligt waar de ijskap overgaat van rusten op de grond naar drijven op het ijs.
Andere belangrijke vondsten uit het meer waren de vondst van sporen van fluoride, wat mogelijk bewijs levert voor hydrothermale bronnen in het gebied - belangrijk omdat deze rijke bronnen van chemische energie leveren die exotisch leven kunnen ondersteunen - en kleine hoeveelheden formiaat, een chemische stof die de aanwezigheid van methaan, een broeikasgas, suggereert.
Er zijn schattingen dat sedimenten onder de Antarctische ijskap honderden miljarden tonnen methaan bevatten. Dit is een probleem nu de temperatuur wereldwijd stijgt en de Antarctische ijskappen beginnen te smelten, waardoor methaan vrijkomt en het bijdraagt aan de wereldwijde zeespiegelstijging.
Het West-Antarctische gletsjersysteem smelt
In 2014 publiceerden wetenschappers onderzoeken waaruit bleek dat een groot deel van het gletsjersysteem in West-Antarctica begon in te storten. Voorheen dachten wetenschappers dat het 3,2 kilometer dikke gletsjersysteem duizenden jaren stabiel zou blijven, maar nieuw onderzoek suggereert een sneller tijdsbestek.
Eric Rignot, professor in de aardwetenschappen aan UC-Irvine en hoofdauteur van het onderzoek, waarschuwt dat zes grote gletsjers in de Amundsenzee "het point of no return" zijn gepasseerd, waarbij de huidige schattingen suggereren dat de gletsjers binnen twee eeuwen kunnen verdwijnen. Als dit zou gebeuren zou de rest van het ijs in West-Antarctica volgen.
Ondertussen heeft een onderzoek naar het dunner worden van gletsjers op het Zuid-Antarctisch Schiereiland aangetoond dat een groot deel van de regio sinds 2009 gedestabiliseerd is, waarbij het verlies van ijsmassa van de zee-terminerende gletsjers snel toeneemt.
Warm water draagt bij aan smelten
Eén antwoord op de vraag hoe het komt dat gletsjers zo snel smelten, is dat warmer zeewater de gletsjerbasis binnendringt. Onderzoekers die de Totten-gletsjer in Oost-Antarctica bestuderen, hebben bewijs gevonden dat zich diep onder de gletsjer een trog heeft gevormd met een tunnel waardoor warmer zeewater de gletsjerbasis kan binnendringen: Tijdens een reis naar Antarctica tijdens de afgelopen Antarctica zomer ontdekten onderzoekers dat het water rond de Totten gletsjer 1,5 graden Celsius warmer was dan in andere gebieden.
Dit kwam als een verrassing voor de wetenschappers omdat tot voor kort gedacht werd dat de ijskap van Oost-Antarctica omgeven was door koud water en daarom erg stabiel was. Als gevolg van de warmere wateren ''is de Totten gletsjer de snelst dunner wordende gletsjer in Oost-Antarctica en dit smelten heeft het potentieel om een aanzienlijk regionaal ijsverlies te veroorzaken'' volgens Jason Roberts, een glacioloog van de Australian Antarctic Division.
Warmere en productievere oceaan
Uit nieuw onderzoek is gebleken dat terwijl de stijgende temperaturen wereldwijd het smelten van gletsjers zullen versnellen, de kustwateren van Antarctica productiever kunnen worden. Dit komt door de vorming van polynyas - een uitgestrektheid van open zeewater langs de kust die wordt ingesloten door drijvend zee-ijs en het continentaal plat. Deze formaties zijn productief met een overvloed aan fytoplankton doordat ijzer erin wordt gepompt door smeltwater van gletsjers. Volgens Kevin Arrigo, een biologisch oceanograaf van Stanford University, ruiken polynyas hierdoor naar rotte eieren vanwege de uitstoot die door fytoplankton wordt geproduceerd.
Met behulp van satellietgegevens van 1997 tot 2014 voor 46 polynyas rond Antarctica ontdekten de onderzoekers een sterke correlatie tussen productiviteitsniveaus en de mate van gletsjersmelt van aangrenzende gletsjers. De wetenschappers veronderstellen dat smeltwater van gletsjers het water van de polynyas verrijkt met ijzer, dat werkt als een meststof. Het smeltwater is een leverancier van ijzer omdat smeltend ijs dat naar de oceaan kruipt onderweg het gesteente, dat vol ijzer zit, afbreekt. Gletsjers hebben ook ijzer in hun massa dat afkomstig is van de sneeuw die zich in de loop van duizenden jaren op de ijskappen heeft opgehoopt.
Productieve oceanen die fungeren als koolstofputten
De onderzoekers speculeren dat naarmate het ecosysteem productiever wordt, er meer voedsel beschikbaar zal zijn voor organismen aan de top van de voedselketen. Arrigo zegt dat "de grootste dichtheid aan pinguïns en zeehonden zich bevindt in de gebieden waar polynyas het meest productief zijn". Een ander potentieel voordeel is hun rol als koolstofputten, omdat watermassa's met fotosynthese fungeren als koolstofputten. Arrigo beweert met name dat polynyas ''buitenproportioneel atmosferische koolstofdioxide opzuigen'' en dus zal een toename in hun productiviteit waarschijnlijk hun vermogen om koolstof op te slaan vergroten. Toch geeft Arrigo toe dat de invloed van polynyas, die slechts een paar honderd vierkante kilometer groot zijn, slechts minimaal zal zijn.