Honderd jaar geleden, deze week, op een mooie zomermiddag, lieten de Noorse ontdekkingsreiziger Roald Amundsen en vier reislustige metgezellen een felle vlag bovenop een spichtige paal in het ijs van Antarctica zakken, waarmee ze aanspraak maakten als de eerste mensen die voet zetten op de bodem van de wereld. De Zuidpool was van hen.
“Dat moment zal zeker herinnerd worden door allen van ons die daar stonden,” schreef Amundsen in zijn verslag van de zware tocht. Op 14 december 1911, twee maanden na hun vertrek vanaf de kust van het continent, hadden de mannen hun doel bereikt – een bevroren vlakte van eindeloos wit in het midden van het hoogste, winderigste, koudste, droogste en eenzaamste continent op aarde.
Een eeuw nadat Amundsen de vlag plantte – en de tot mislukken gedoemde expeditie van de Engelsman Robert Falcon Scott een volle maand voorbleef – heeft een explosie van technologische vooruitgang de reikwijdte van de menselijke kennis van Antarctica veranderd.
Waakzame satellieten vliegen over de aarde; tastende radars en lasers hebben wetenschappers in staat gesteld onder het dikke ijs te kijken. En toch, ondanks de reikwijdte van deze nieuwe instrumenten, houdt het continent zijn geheimen nog steeds dicht. Vele mysteries blijven bestaan, en zij zijn veel ingewikkelder en genuanceerder dan de onbekende wildernis die Amundsen en Scott trotseerden.
Wat uit het onderzoek naar voren komt, is dat Antarctica een veel dynamischer plek is dan iemand zich een eeuw geleden had kunnen voorstellen – en dat wat daar gebeurt dramatische gevolgen kan hebben voor miljoenen mensen over de hele wereld.In plaats van nieuwe geografische ontdekkingen in kaart te brengen, proberen wetenschappers nu de innerlijke werking van de vreemde krachten die op Antarctica spelen in kaart te brengen, van de biologische mechanismen die kleine organismen in staat stellen schijnbaar uit de dood te ontwaken, tot de weinig begrepen krachten die het ijs van het continent – met toenemende kracht – aan het wegknagen zijn.
IJskoningin
Antarctica herbergt ongeveer 70 procent van het zoetwater van de planeet, en 90 procent van het zoetwaterijs van de planeet. Twee enorme ijskappen, op sommige plaatsen bijna 4 kilometer dik, bedekken ongeveer 99 procent van de continentale landmassa. Inclusief de eilanden en de bijbehorende drijvende ijsvlakten is Antarctica ruwweg 14 miljoen vierkante kilometer groot, ongeveer anderhalf keer zo groot als de Verenigde Staten.
Het is dan ook niet verwonderlijk dat het meeste onderzoek op Antarctica gericht is op het ijs – wat er onder, in en aan het ijs gebeurt.
En het was onder het ijs dat wetenschappers een van de meest scenariowaardige ontdekkingen van Antarctica deden: een uitgestrekt koninkrijk van rotsachtige hellingen en vloeibare meren, dat al millennia onder het ijs verborgen ligt.
Tijdens een karteringsexpeditie in 1958 trok een Sovjetteam van de kust door het binnenland van de oostelijke helft van het continent, en liet om de honderd mijl explosieven ontploffen om de dikte van het ijs te meten.
In het midden van de Oost-Antarctische ijskap, reisde het team over ijs 2 mijl (3 km) dik, toen er iets vreemds begon te gebeuren, volgens Robin Bell, een geofysicus en hoogleraar aan Columbia University’s Lamont-Doherty Earth Observatory.
Wat zit daaronder?
“Ze vonden plotseling dit zeer dunne ijs in het midden van de ijskap, en ze zeiden: ‘Hé, er zijn hier bergen,'” vertelde Bell aan OurAmazingPlanet.
Grote bergen. Het team was gestuit op wat later het Gamburtsev-gebergte werd genoemd, een reeks steile pieken die tot 3.000 meter hoog reiken en zich over een afstand van 1.200 km over het binnenland van het continent uitstrekken.
“Het is echt moeilijk voor te stellen dat daaronder bergen zijn. Het maakt niet uit in welke richting je draait – het is behoorlijk vlak,” zei Bell, die het gebied al jaren bestudeert. Maar, voegde ze eraan toe, het echt mysterieuze van de verborgen bergen is niet dat ze bestaan, maar hoe ze nog steeds bestaan. De onverbiddelijke mars van de geologische tijd erodeert bergen (als we over 100 miljoen jaar terug zouden komen, zouden de Alpen verdwenen zijn, zei Bell) en de Gamburtsevs, op de rijpe leeftijd van 900 miljoen tot een miljard jaar oud, zouden al eeuwen geleden moeten zijn weggesleten.
Het recente onderzoek wijst er echter op dat de bergen een soort geologische overdoen zijn.
“Ze zijn lang geleden ontstaan, maar ergens tussen 100 (miljoen) en 200 miljoen jaar geleden hebben ze een renaissance beleefd,” zei Bell.
Het gebeurde tijdens een rifting event, zei Bell, toen tektonische krachten continentale massa’s uit elkaar wrongen tijdens het uiteenvallen van Gondwana, het oude supercontinent. Op dat moment ondergingen de zware wortels van de geërodeerde bergen blijkbaar een verandering in dichtheid – alsof een reep vaste chocolade plotseling veranderde in het donzige spul in een Three Musketeers-reep – die de bergketen weer overeind hielp, “als een reddingsboei,” zei Bell.
Hoe die verandering in de wortels van de Gamburtsevs precies gebeurde, is een raadsel.
“Dat is het grootste dat ons hoofd doet krabben,” zei Bell. “We weten niet of de rifting een beetje warmte heeft toegevoegd, een beetje water heeft toegevoegd – we weten dat de rifting gebeurde, en opdook, maar we zijn nog steeds bezig met de vraag hoe je die faseverandering tot stand brengt,” zei ze.
Land van de meren
In het Gamburtsev-gebergte ligt een ander raadselachtig kenmerk van Antarctica: Het Vostokmeer – een ongerept zoetwatermeer begraven onder 2,5 mijl (3,7 km) massief ijs. Het is ongeveer zo groot als Lake Ontario en het is het grootste van de meer dan 200 vloeibare meren die onder het ijs over het continent verspreid liggen.
De meren ontstaan grotendeels wanneer warmte uit de kern van de aarde de onderkant van de ijskap doet smelten; de dikke ijsdeken bovenop fungeert als isolatie. Sommige meren zijn al honderdduizenden tot miljoenen jaren geïsoleerd, en wetenschappers racen om watermonsters te verzamelen; de afgezonderde meren zouden bastions van biologische ontdekkingen kunnen zijn, vol met nooit eerder gezien microbieel leven.
Tot nu toe is niemand erin geslaagd om rechtstreeks monsters te nemen van een Antarctisch meer, maar ten minste drie projecten – een Russisch team, een Brits team en een Amerikaans team – pakken het probleem aan. De Russen, bij het Vostokmeer, en de Britten, bij het Ellsworthmeer, kunnen tegen 2012 monsters hebben.
En hoewel het water van het meer tot nu toe aan de vangst is ontsnapt, hebben wetenschappers wel monsters van de ijskap zelf, die, zo blijkt, zelf biologische mysteries oproept.
Wie zit daar?
“Ik denk dat deze hele ijskap leeft. Dat moet nog bewezen worden”, zegt John Priscu, professor aan de Montana State University, die al 27 jaar veldwerk doet op Antarctica.
Wat wel bewezen is, zegt Priscu, is dat er bacteriën in het ijs zitten. Niet veel, naar microbiële normen – 300 cellen in 1 milliliter ijs tegenover 100.000 cellen in zeewater – maar ze zijn er, in kleine aderen van vloeibaar water die kriskras door het vaste ijs lopen en dienen als “kleine huisjes”, zei Priscu, die ook voedingsstoffen bevatten die een hongerige microbe zouden kunnen voeden.
“De vraag is, leven ze daar ook? Is het een functioneel ecosysteem?” zei hij. In het lab hebben oude bacteriën uit ijsmonsters van 420.000 jaar oud, afkomstig van meer dan 3 km binnenin de ijskap, al snel tekenen van leven vertoond. “We smelten het water, en ze groeien,” vertelde Priscu aan OurAmazingPlanet.
Het is echter niet duidelijk of het ijs gewoon als een conserveermiddel werkt, en dezelfde microben intact houdt totdat ze een warme maaltijd krijgen, of dat er een actieve microbiële gemeenschap in de ijskap voortploetert.
“Of ze zijn in een opgeschorte staat van animatie tijdens die reis van een half miljoen jaar, of ze leven heel langzaam. Dat weten we niet. We weten het gewoon niet,” zei Priscu.
Wie is daarbuiten?
Een andere plek van biologische intrige is de oceaan die Antarctica omringt. “Als je een handvol Antarctische dieren zou oppakken, zou je ze niet verwarren met dieren van ergens anders op de planeet”, zegt David Barnes, een wetenschapper van het Britse Antarctic Survey.
Barnes, sprekend vanaf een onderzoeksschip net buiten het Antarctisch Schiereiland, zei een van de grootste mysteries is, “waarom zien we de soorten dieren die we zien?”
Leggy zee spinnen ter grootte van diner borden heersen over Antarctische wateren, maar andere wezens die gebruikelijk zijn voor de rest van de oceanen op aarde, zoals slakken, zijn vreemd genoeg afwezig. Sommige schepselen groeien uit tot enorme afmetingen, terwijl andere ongewoon klein zijn.
“Veel dingen zijn logisch. Vissen die antivries ontwikkelen, dat is verstandig,” zei Barnes. “Maar waarom we de vreemde groepen dieren krijgen, en waarom sommige dieren het zo goed doen en andere zo slecht – dat is een deel van de grote charme van deze plek. Het is zo verschillend. En begrijpen waarom dat zo is en hoe het werkt, is een grote uitdaging.”
“Er zijn een heleboel mysteries. Hoe meer je te weten komt over Antarctica, hoe meer vragen het oproept dan beantwoordt”, zegt Huw Griffiths, een marien bioloog bij de British Antarctic Survey.
Griffiths zegt dat een gebied van groot belang de vrijwel onontdekte oceaan onder de ijsplaten is die het continent omringen. De uitlopers van gletsjers, ijs planken zijn vele honderden meters dik, en ze zijn kolossaal. De grootste, de Ross Ice Shelf, is 510.680 vierkante kilometer groot, of 3,7 procent van de totale oppervlakte van Antarctica.
“Eigenlijk weten we heel weinig tot niets over wat er onder hen leeft, en de enige plaatsen waar we daar een glimp van kunnen opvangen, zijn een paar van de kleinere ijsplaten die zijn ingestort,” vertelde Griffiths aan OurAmazingPlanet.
Een oceaanrobot van Britse makelij, AutoSub genaamd, heeft in 2009 voor het eerst waarnemingen gedaan onder een ijsplaat, tijdens een aantal duiken in het westen van Antarctica. Hoewel de robot geen glimp kon opvangen van wat daar leeft – hij is niet uitgerust met camera’s of een bemonsteringsarm – leverde hij wel gegevens van onschatbare waarde op voor wetenschappers die de snel bewegende Pine Island Glacier-ijsplaat bestuderen, die in de hoofden van veel wetenschappers kan worden beschouwd als het beginpunt van het grootste Antarctische mysterie: Wat gebeurt er met het ijs?
Iets verdwijnt
Keer op keer komen onderzoekers op deze vraag terug. Het ijs dat de meeste zorgen baart is de West-Antarctische ijskap, die ongekende veranderingen ondergaat en waarschijnlijk de grootste potentiële speler is in de toekomstige wereldwijde stijging van de zeespiegel.
Onderzoek van de afgelopen 25 jaar heeft uitgewezen dat de ijskap op kleverige sedimenten rust, waardoor gletsjers gemakkelijker kunnen glijden dan wanneer ze over een harde, rotsachtige bodem zouden stromen. Ook liggen grote delen van de bodem van de ijsplaat onder de zeespiegel – deze twee factoren maken de ijsplaat bijzonder kwetsbaar, aldus Robert Bindschadler, een glacioloog en emeritus NASA-wetenschapper.
Dit alles komt voor de wetenschappelijke gemeenschap als een verrassing. Tot in de jaren tachtig van de vorige eeuw werd er zelfs geen rekening gehouden met ijskappen toen onderzoekers modelleerden hoe klimaatverandering het zeeniveau zou kunnen beïnvloeden, aldus Bindschadler.
“Mensen dachten: ‘IJskappen, oh, die doen er niet toe – dat duurt millennia,'” aldus Bindschadler.
De gegevens vertellen een heel ander verhaal: “De waarnemingen van de laatste 10 jaar zijn, whoa, ijskappen veranderen veel dramatischer, zowel in termen van omvang van verandering als in tijdschaal, dan wij deskundigen ooit voor mogelijk hielden,” zei Bindschadler. “We hadden het over grote veranderingen in de orde van een eeuw, en we nemen grote veranderingen waar in de orde van een decennium.”
Nu wetenschappers weten dat er snelle veranderingen plaatsvinden, proberen ze erachter te komen hoe het gebeurt – en al het bewijs heeft aangetoond dat de oceaan de boosdoener is.
“Ik denk dat de meest kritieke interactie deze oceaan-ijs interactie is,” vertelde Bindschadler aan OurAmazingPlanet. “Dat is zeker degene die alle alarmbellen doet afgaan als je kijkt naar recente veranderingen in ijskappen. Dat is de grote voorhamer die op dit moment op de ijskappen inslaat, en de details van wat er gaande is, blijven verborgen.”
Dat komt omdat het erop lijkt dat de meeste actie plaatsvindt onder de ijsplaten – die gigantische vlaktes van drijvend ijs die zich vastklampen aan de randen van het continent. Satellieten en andere observatie-instrumenten kunnen geen gedetailleerd beeld krijgen van wat daaronder gebeurt.
“We weten al een tijdje dat er relatief warm water onder sommige van deze ijsplaten komt. Wat we nog niet weten is precies waar, hoe vaak en hoe veranderlijk de toegang is”, zegt Stan Jacobs, oceanograaf aan het Lamont-Doherty Earth Observatory van Columbia University.
“Wat die toegang regelt en hoe die met de tijd verandert, is een andere kwestie”, zegt Jacobs tegen OurAmazingPlanet.
Onderzoekers weten wel dat ijsplaten fungeren als reusachtige deurstoppers voor gletsjers. Wanneer ijsplaten dunner worden of helemaal instorten, versnellen gletsjers en storten ze meer water in de oceaan, waardoor de zeespiegel stijgt.
Nu gaan Bindschadler en andere onderzoekers op pad om enkele van de eerste temperatuurgegevens te verzamelen van onder de Pine Island Glacier ijsplank, de uitloper van een van de grootste en snelst bewegende gletsjers op Antarctica, in de hoop te begrijpen wat daaronder gebeurt.
“Hoe meer metingen we krijgen, hoe meer vragen we hebben,” zei Bindschadler. “
Het overkoepelende doel voor Bindschadler en veel andere Antarctica-onderzoekers is om genoeg gegevens aan modelleerders te geven, zodat ze kunnen uitzoeken hoe het Antarctische ijs de komende decennia zal veranderen, en hoe die veranderingen de rest van de wereld zullen beïnvloeden.
Als de West-Antarctische ijskap volledig zou smelten, zou dat volgens sommige schattingen het wereldgemiddelde zeeniveau met 5 meter (16 voet) doen stijgen. Hoewel het onwaarschijnlijk is dat dit nog vele duizenden jaren zal gebeuren, heeft de ijskap de laatste twee decennia steeds meer massa verloren, en de gletsjers die als uitloper naar zee dienen, worden steeds sneller. Zelfs betrekkelijk kleine veranderingen in de drie ijskappen van de wereld (Groenland, Oost-Antarctica en West-Antarctica) zouden dramatische gevolgen hebben. Een volumeverandering van 1% in al deze ijskappen zou de zeespiegel met ongeveer 65 centimeter doen stijgen, aldus Bindschadler.
Om de gegevens te krijgen die modelleurs nodig hebben, moeten ze nog steeds in kleine tentjes slapen op winderige ijsvlakten, en lange uren werken in het eeuwige daglicht van de Antarctische zomer.
“We zijn nog steeds ontdekkingsreizigers,” zei Priscu. “De vroege ontdekkingsreizigers zoals Scott en Shackleton moesten de grenzen van het menselijk bestaan verkennen, maar wij verkennen nu de grenzen van het leven in het algemeen. We hebben grote globale hypotheses – we hebben veel kunnen bereiken in 100 jaar – maar we hebben nog een lange weg te gaan, en we hebben nog veel vragen te beantwoorden.”
Dit verhaal werd geleverd door OurAmazingPlanet, een zustersite van LiveScience. Andrea Mustain is te bereiken op [email protected]. Volg haar op Twitter @AndreaMustain. Volg OurAmazingPlanet voor het laatste nieuws over aardwetenschappen en exploratie op Twitter @OAPlanet en op Facebook.
Recent nieuws
Geef een antwoord