Jak działają rdzenie lodowe – i co ujawniają na temat klimatu

Zamrożone kapsuły czasu

Głęboko pod pokrywami lodowymi Antarktydy i Grenlandii oraz wysoko na lodowcach górskich od Alp po Andy, znajduje się niezwykłe archiwum historii klimatu Ziemi. Rdzenie lodowe – długie cylindry lodu wydobywane poprzez wiercenie na setki lub tysiące metrów w głąb lodowców – oferują naukowcom bezpośrednie okno na warunki atmosferyczne sięgające ponad miliona lat wstecz. Każda warstwa ubitego śniegu zachowuje migawkę świata takim, jakim był, gdy spadł ten śnieg, co czyni rdzenie lodowe jednym z najpotężniejszych narzędzi w nauce o klimacie.

Jak powstają i są pobierane rdzenie lodowe

Proces zaczyna się od opadów śniegu. Każdego roku świeży śnieg gromadzi się na pokrywach lodowych i lodowcach, przykrywając poprzednie warstwy. Z biegiem czasu ciężar zalegającego śniegu ściska głębsze warstwy w gęsty lód. Zimowy śnieg różni się od letniego śniegu teksturą i składem chemicznym, tworząc widoczne roczne warstwy – podobnie jak słoje drzew – które naukowcy mogą liczyć, aby ustalić oś czasu.

Aby odzyskać te zapisy, naukowcy używają specjalistycznego sprzętu wiertniczego na powierzchni lodu. Zasilane wiertła wiercą w dół, wydobywając ciągły cylinder lodu, pozostawiając nienaruszony otaczający lód. Najdłuższe rdzenie przekraczają 3 kilometry (prawie 2 mile) długości. Po wydobyciu rdzenie są starannie przechowywane i transportowane w ścisłych warunkach chłodniczych do laboratoriów na całym świecie.

Co jest uwięzione w środku

Rdzenie lodowe zawierają kilka rodzajów dowodów klimatycznych. Najcenniejsze są drobne pęcherzyki powietrza zamknięte w lodzie, gdy śnieg ściskał się w stałą formę. Te pęcherzyki zachowują rzeczywiste próbki starożytnej atmosfery, umożliwiając naukowcom pomiar stężeń gazów cieplarnianych, takich jak dwutlenek węgla, metan i podtlenek azotu, w przeszłości. Według NOAA, ta metoda dostarczyła szczegółowych zapisów gazów cieplarnianych sięgających ponad 800 000 lat wstecz.

Sam lód koduje dane dotyczące temperatury poprzez stosunki izotopowe. Cząsteczki wody zawierają różne izotopy tlenu i wodoru, a stosunek cięższych do lżejszych izotopów w danej warstwie odzwierciedla globalną temperaturę, gdy powstał ten opad. Chłodniejsze okresy wytwarzają lód o wyraźnej sygnaturze izotopowej w porównaniu z cieplejszymi.

Oprócz gazów i izotopów, rdzenie lodowe zatrzymują również popiół wulkaniczny, pył, sadzę, pyłki i sól morską. Warstwy aerozoli wulkanicznych pomagają naukowcom datować rdzeń, dopasowując je do znanych erupcji, podczas gdy stężenia pyłu ujawniają dawne wzorce wiatru i suchość.

Co ujawniły rdzenie lodowe

Dane z rdzeni lodowych zasadniczo ukształtowały nasze rozumienie systemu klimatycznego Ziemi. Rdzenie pokazują, że przez co najmniej 800 000 lat atmosferyczny CO₂ wahał się między 180 a 300 częściami na milion, rosnąc i opadając w synchronizacji z cyklami glacjalnymi i interglacjalnymi. Obecne stężenia, obecnie znacznie powyżej 420 ppm, wykraczają daleko poza wszystko, co zostało zarejestrowane w zapisach rdzeni lodowych – co stało się centralnym dowodem w nauce o klimacie.

Oryginalny rdzeń EPICA (European Project for Ice Coring in Antarctica), wywiercony w Dome C, ujawnił osiem kompletnych cykli glacjalnych obejmujących 740 000 lat. W 2025 roku projekt Beyond EPICA osiągnął historyczny kamień milowy, wydobywając rdzeń o długości 2800 metrów zawierający lód sprzed ponad 1,2 miliona lat – najstarszy ciągły rdzeń lodowy, jaki kiedykolwiek odzyskano.

Wyścig z topniejącymi lodowcami

Wraz ze wzrostem globalnych temperatur wiele lodowców górskich, które przechowują niezastąpione zapisy klimatyczne, szybko znika. Fundacja Ice Memory zareagowała, wydobywając rdzenie z zagrożonych lodowców na całym świecie i transportując je do specjalnie zbudowanego sanktuarium na stacji Concordia na Antarktydzie. Jaskinia, wydrążona w ubitym śniegu w naturalnie stabilnej temperaturze −52°C, została zaprojektowana w celu zachowania tych próbek na wieki, aby przyszli naukowcy mogli je badać za pomocą technologii, które jeszcze nie istnieją.

Od Alp po Pamir, od Andów po Kaukaz, trwa wyścig o uratowanie zamrożonych archiwów klimatycznych, zanim się roztopią – zapewniając, że głęboka historia atmosferyczna Ziemi pozostanie dostępna dla przyszłych pokoleń.