Þegar möndulhalli jarðar er mestur fá pólarnir mest sólarljós og hita. Á hlýskeiði fyrir milli 5 og 3 milljón árum hvarf íshellan á vestur-Suðurskauti þegar möndulhallinn náði hámarki.

Þetta hefur aldrei verið gert áður. Fyrst boruðu vísindamenn á Andrill-borpallinum holu í gegnum 84 metra ís á hinni risavöxnu fljótandi íshellu, Ross-íshellunni, á Suðurskautslandinu. Síðan var borpallinum komið fyrir í vatni af bráðnum ís svo hann myndi haldast fastur í sömu hæð meðan íshellan reis og féll með sjávarföllunum. Borstrengnum var sökkt hægt niður gegnum 850 metra sjó meðan íshelluna rak dag hvern hálfan metra í vesturátt.

„Það var eins og að stinga blautu spagettíi niður í gegnum sjóinn,“ segir leiðangursstjórinn Tim Naish við Victoria University of Wellington á Nýja-Sjálandi. Verkefnið var miklum örðugleikum bundið, því að bornum átti að koma fyrir á hafsbotni á svæði með einungis 9 metra þvermál.

Tíminn leið og þeir 57 þátttakandi vísindamenn frá Nýja-Sjálandi, BNA, Ítalíu, Þýskalandi og Kanada gerðust óþolinmóðir. Loksins rann upp ögurstundin þegar borinn hékk rétt yfir æskilegum stað á hafsbotni. Sterkir hafstraumar þrýstu kassanum með bornum til og hættan á mistökum vofði yfir, en bormennirnir biðu þess tíma dags þegar sjávarfalla gætti minnst. Þá krossuðu þeir fingurna og sökktu bornum niður í botninn. Staðurinn reyndist vera sá rétti og þegar demantsborinn tók að snúast og brjóta sér leið í gegnum setlögin var það í horni, sem var einungis einni gráðu frá því að vera lóðrétt. Fyrst komu kjarnarnir upp í litlum bútum en síðan gekk þetta betur fyrir sig og borinn át sig hægt og örugglega 1.285 metra niður í djúpið. Hvern morgunn voru 18 metrar af borkjarna fluttir upp til fræðimanna. Á rannsóknarstofunni voru sýnishornin skorin langsum í sundur, aldursgreind og sundurgreind, og kjarninn frá hafsbotni undir heimsins stærstu íshellu segir furðulega sögu sem er í senn heillandi og skelfileg.

Geymir gríðarlegt magn vatns

Íshellan á vesturhluta Antarkís geymir nægjanlegt vatn til að hækka sjávaryfirborð um 5 metra ef hún bráðnar. Greiningar jarðfræðinga sýna að íshellan hrundi algjörlega 40 sinnum og hvarf á tímabili fyrir milli 5 og 3 milljón árum. Þá var loftslagið einungis fáeinum gráðum heitara en nú og magn gróðurhúsalofttegundarinnar koltvísýrings í lofthjúpnum var í svipuðu magni og trúlega verður náð þegar innan tveggja áratuga. Árið 2007 sagði loftslagsnefnd SÞ, IPCC, að yfirborð sjávar myndi stíga milli 18 og 59 sm fram til ársins 2100, einkum þar sem heitari sjór hefur meira rúmtak. En nefndin viðurkenndi beinlínis að örðugt er að ráða hvort bráðnun á ísnum á Grænlandi og Suðurskautinu myndi hækka sjávaryfirborð enn frekar. Sérfræðinga skortir bæði mælingargögn og góð líkön yfir eðlisþætti íshellunnar í heitari heimi. Síðan þá hafa gervihnattamælingar sýnt að íshellurnar fara minnkandi á báðum heimsskautum. Á Grænlandi minnkar innlandsísinn um 150 milljarða tonna árlega, meðan massatap á ári hverju frá íshellunum á Suðurheimsskautinu nemur 200 milljörðum tonna, en meirihluti þess er frá vesturhlutanum.

Austur og vesturhluti Suðurskautslandsins eru skornir í sundur af Trans-Antartísku fjöllunum, sem liggja frá norðri til suðurs, þvert yfir Suðurskautslandið. Þrátt fyrir að íshellan í vestri sé langtum minni en sú austlæga, er hún samt sem áður risastór. Íshellan rýmir 3,8 milljón rúmkílómetra af ís og er tvisvar og hálfu sinni stærri en innlandsísinn á Grænlandi. Frá náttúrunnar hendi er vesturíshellan óstöðugri en aðrar miklar íshellur á jörðu. Það stafar fyrst og fremst af því að vesturhluti íssins er undir sjávarborði. Í öðru lagi er botnfrosinn ísinn umlukinn af stórum íshellum sem fljóta á sjónum – sú stærsta er Ross-íshellan sem gæti þakið Spán. Ef íshellurnar bráðna vegna gróðurhúsaáhrifa mun fasta ískápan renna í sjó fram og þynnast út. Það getur orðið til að sjórinn þrengir sér undir ískápuna og bræði ísinn neðanfrá þannig að grunnlínan – mörkin milli botnfrosins og fljótandi íss – skreppi saman. Þetta ferli myndi endurtaka sig.

Sumir fræðimenn hafa lengi óttast að þetta sjálfstyrkjandi ferli geti valdið algjöru hruni ískápunnar. Fram til þessa hafa þetta þó einungis verið tilgátur enda hafa menn ekki vitað hvort vesturíshellan hafi áður bráðnað frá því að ísinn huldi Suðurskautsmeginlandið fyrir 35 milljón árum. Loftslag jarðar fyrir 5 til 3 milljón árum er möguleg hliðstæða fyrir loftslag framtíðar. Hitastig á þeim tíma var 3 – 5 gráðum hærra en nú. Innihald úthafanna á koltvísýringi á tímaskeiðinu hefur verið ákvarðað með greiningu á borkjörnum af hafsbotni og út frá þeirri þekkingu hafa fræðimenn reiknað styrk gróðurhúsagassins í lofthjúpnum sem nam um 400 milljónustuhlutum (ppm). Í dag er styrkurinn 385 ppm en ekki ólíklegt að 450 – 560 ppm muni nást á miðri þessari öld nema því aðeins að dregið sé skjótt úr losun koltvísýrings.

Aðstæður breytast hratt

Það er miklum vandkvæðum bundið að ná í sýni frá hafsbotni sem geta sýnt verkanir hlýnandi loftslags á íshellurnar á Vestur-Antarkís. Nauðsynlegt er að sækja slík sýnishorn nærri íshellunni og þar hafa milljón ára gömul setlög jafnan eyðilagst vegna hreyfingar íssins. Á síðasta áratug liðinnar aldar bentu jarðfræðilegar rannsóknir hins vegar til að finna mætti ósnortin setlög í gljúfri nærri eyjunni Ross Island. Í gljúfrinu hafa setlögin haldist óskert þótt ískápan yxi og ryddist yfir barmana.

Skjálftarannsóknir með sprengingum á íshellunni staðfestu að setlögin hefðu staðist tímans tönn og borunarstaður fyrir Andrill-verkefnið var fundinn. Þegar borkjarninn kom upp úr djúpinu fundu jarðfræðingarnir breytileg lög af þremur gerðum sets frá tímaskeiðinu frá því milli 3 og 5 milljón árum. Á köldum ísöldum óx ískápan þannig að svæðið var hulið gegnheilum ís og setlögin þaðan innihéldu mikið magn af möl og steinum sem ísskjöldurinn hafði rutt með sér. Á sumum tímaskeiðum var Ross-hafið hulið íshellu, rétt eins og nú og þar voru setlögin með fínkornuðum leirsteini. En á hlýskeiðum innihéldu setlögin mikið af steingerðum kísilþörungi sem lifir með ljóstillífun við yfirborð sjávar – og það sannar að íshellurnar höfðu bráðnað og í þeirra stað kom opið haf með ríkulegri líffræðilegri framleiðslu. Fundur á tilteknum gerðum kísilþörunga í setlögunum afhjúpaði ennfremur að jafnvel á sumrin var enginn hafís. Jarðfræðingar telja því í ljósi þess að íshellan á vesturhluta Suðurskautslandsins hafi annað hvort verið afar lítil á þessum hlýskeiðum eða jafnvel alveg bráðnað burt.

„Við vorum undrandi á því hve skjótt aðstæður breyttust frá stórri ískápu með botnfrosnum ís yfir í opið haf. Í sumum tilvikum getur ferlið hafa átt sér stað á minna en 1.000 árum,“ segir Tim Naish. Samtals 40 hringrásir með botnfrosnum ís, fljótandi íshellum og opnu hafi er að finna í borkjarnanum. Í sjálfu sér segja þessi jarðfræðilegu gögn einungis til um aðstæður á borunarstaðnum, en David Pollard við Pennsylvania State University og Robert DeConto við University of Massachusetts hafa útbúið besta líkan til þessa yfir sögu íshellunnar á vesturhluta Antarkíss. Þetta nýja líkan endurmyndar sannaðar breytingar frá risavöxnum ískápum, sem voru miklu stærri en sú núverandi, yfir í aðstæður eins og eru nú til dags til tímaskeiða þar sem íshellan hafði alveg bráðnað og horfið.

Útreikningarnir sýna hvernig grunnlína íssins í Ross-hafi rykktist fram og til baka í þessum miklu loftslagsbreytingum og niðurstöðurnar passa við mælingar úr borkjarnanum. Ennfremur bendir líkanið á að bráðnun neðanfrá skipti sköpum við niðurbrot íshellunnar á hlýskeiðum. Pollard og DeConto álykta að verði Suðurhafið fimm gráðum hlýrra en nú á dögum, þá hverfi vesturíshellan algjörlega á tveim árþúsundum. Afleiðingin yrði yfirborðshækkun sjávar sem nemur fimm metrum.

„Tímaskeiðið fyrir þremur til fimm milljón árum er afar mikilvægur gluggi í þróun loftslags á næstu öldum. Það að hitastig hafi verið 3 – 5 gráðum hærra en nú, þegar koltvísýringur nam 400 ppm bendir, ásamt uppgötvun endurtekinnar hrörnunar vesturískápunnar, til að loftslagskerfi jarðar sé viðkvæmara en vænta mátti gagnvart auknu magni gróðurhúsalofttegunda í lofthjúpnum. Því getur hnattræn hlýnun fram til ársins 2100 vel orðið meiri en þær 2 – 5 gráður sem IPCC hefur spáð fyrir um,“ segir Tim Naish.

Borkjarninn úr Andrill-verkefninu sýnir að ískápan á V-Antarkís hefur horfið mörgum sinnum á tímaskeiði sem nemur 1.000 – 3.000 árum. Hafi bráðnunin átt sér stað með nokkuð jöfnum hraða, samsvarar hækkuð sjávarstaða til milli 10 og 50 sentimetra aukningar á hverri öld. Auk þess er búist við aukinni bráðnun á innlandsísnum á Grænlandi, og margir leiðandi loftslagsfræðingar hafa nýlega sagt fyrir um að yfirborð heimshafanna muni hafa hækkað um metra árið 2100 – nóg til að færa láglendi á kaf, þar sem nú búa 145 milljónir manna.

„Skilaboð fortíðar eru skýr. Ef við viðhöldum um tvær aldir sama magni gróðurhúsalofttegunda í lofthjúpnum litlu yfir núverandi magni, setjum við í gang ferli, sem verður til að íshellan á V-Antarkís hverfur á tveimur árþúsundum,” segir leiðangurstjóri Andrill, Tim Naish.