Aktuální číslo:

2021/5

Téma měsíce:

150 let Vesmíru

Stáří vrstev

 |  12. 7. 2012
 |  Vesmír 91, 447, 2012/7

Při zkoumání obsahu CO2 v atmosféře se používají data z ledovcových vrtů, jak se určuje stáří jednotlivých vrstev?

Jan Doležal, janek.dolezal@gmail.com

Není určitě žádným tajemstvím, že povrchy ledovcových těles nejsou tvořeny ledem, ale čerstvým sněhem. (Tedy v případě, že ledovce v daném místě zrovna neodtávají – o tajících ledovcích tady z pochopitelných důvodů mluvit nebudeme.) Pod čerstvým sněhem leží firn, což je v podstatě starý, ulehlý sníh. Teprve v hloubce 50 až 150 metrů dochází účinkem váhy nadloží k definitivní přeměně firnu na led. Tehdy se uzavírají póry mezi jednotlivými „vločkami“ firnu. Jde o moment, kdy konečně dochází k izolaci bublinek vzduchu – malinkých vzorků atmosféry přichystaných pro potenciální budoucí badatele – od okolní atmosféry. Než k tomu došlo, vzduch všemi meziprostory volně proudil a šířil se difuzí.

V právě uvedených skutečnostech spočívá největší obtíž při datování vzorků staré atmosféry získaných z ledovcových vrtů. K datování samotného ledu máme rozmanité nástroje, jejichž souběžná aplikace je schopná podat dostatečně přesný obraz o stáří jednotlivých vrstev záznamu. Zmíním se o nich za chvíli. Jenomže bublinky vzduchu jsou pokaždé výrazně mladší než led, který je obklopuje. Rozdíl může činit několik desítek let, ale i celá dlouhá tisíciletí. Záleží na teplotě a hlavně na rychlosti akumulace – tedy na době, za kterou se ona výše zmíněná 50 až 150 metrů mocná vrstva firnu utvoří. Rozdíly mezi stářím ledu a vzduchu přitom nejsou konstatní v čase, protože oba faktory (teplota i rychlost akumulace) se průběžně proměňují. Sebesložitější numerický model parametrizovaný současným pozorováním nám tudíž problém z principu nemůže vyřešit.

Nezbývá tedy, než se soustředit na takové úseky ledovcových záznamů, které vznikly v době prudkých klimatických změn. Charakter čtvrtohorního klimatu nám přitom hraje do karet. Jak známo, jeho prudké změny nebyly v minulosti něčím výjimečným. A tak můžeme porovnat variace v obsahu izotopu 15N v bublinkách vzduchu s variacemi obsahu izotopu 18O v ledu. V obou případech tyto variace odrážejí změny minulé teploty. Každá jednotlivá klimatická změna je tak kvazi-simultánně zaznamenána ve dvou odlišných hloubkách. Výše v ledu a o něco níže v bublinkách vzduchu. Takže stačí porovnat oba nezávislé záznamy změn klimatu tím, že se obě křivky pokusíme na sebe vzájemně „napasovat“. Této metodě se říká wiggle matching a technicky je poměrně jednoduché jí zvládnout.

Tímto postupem jsme tedy vyřešili jednu podstatnou část problému datování ledovcového vrtu: Získali jsme dostatečně přesnou představu o relativním stáří záznamu dochovaného ve vzorcích minulé atmosféry vůči záznamu dochovanému v ledu. Teď už víme, o kolik mladší jsou bublinky vzduchu oproti ledu, který je obklopuje. Jenže jedna zásadní obtíž nám k vyřešení pořád ještě zbývá. Potřebujeme znát také absolutní stáří každé jednotlivé klimatické události, jinými slovy její věk vyjádřený konkrétním kalendářním datem („před kolika lety k oné události došlo“).

Absolutní datování ledovcového vrtu je možné provést několika odlišnými způsoby a navíc opět nezávisle ve vzorcích atmosféry a ve vzorcích zmrzlé vody. Bublinky vzduchu obsahují oxid uhličitý, který je přímo datovatelný radiokarbonovou metodou (ta ovšem funguje nanejvýš 50 000 let dozadu). Vedle toho můžeme odpočítávat roční přírůstkové vrstvičky ledu, které jsou často viditelné pouhým okem. Ovšem většinou jen do určité hloubky, protože níže už jsou setřeny ohromným tlakem nadloží. V tomto případě si můžeme pomoci hustě provedenými analýzami takových chemických vlastností ledovcového ledu (připomeňme, že takový led zdaleka není pouhá destilovaná voda!), které odrážejí sezonní proměny v cyklu jaro–léto–podzim–zima. Klasickou metodou je měření poměru mezi stabilními izotopy kyslíku a vodíku (18O/16O a 2H/1H). Tyto poměry jsou ovlivněny teplotou kondenzace vody v oblačnosti. Ona teplota se pochopitelně mění v průběhu roku. Nebo můžeme proměřit obsah peroxidu vodíku (H2O2), jehož vznik závisí na množství slunečního svitu. V tomto případě nezapomeňme, že se pohybujeme v místech blízkých pólům, kde polovinu roku vládne polární noc a druhou polovinu polární den. Uvedeným seznamem výčet možností absolutního datování ledovcových vrtů zdaleka nekončí. Pro ilustraci obecných principů však, domnívám se, plně postačí. Led akumulovaný v ledovcových tělesech je zdánlivě jednoduchý a neproblematický materiál. Je až neuvěřitelné, jak složitý systém to ve skutečnosti je a jak rozmanitá okna do minulosti nám dokáže otevřít (viz s. 438–446).

Ke stažení

OBORY A KLÍČOVÁ SLOVA: Geologie

O autorovi

Petr Pokorný

Doc. Mgr. Petr Pokorný, Ph.D., (*1972) vystudoval biologii na PřF UK a botaniku na Biologické fakultě JČU. V Centru pro teoretická studia, společném pracovišti UK a AV ČR, jehož je ředitelem, se zabývá kvartérní paleoekologií a environmentální archeologií. Přednáší na PřF UK. Mj. je spoluautorem a editorem monografie Afrika zevnitř: Kontinentem sucha a věčných proměn.
Pokorný Petr

Doporučujeme

Jaké to je být fanouškem

Jaké to je být fanouškem

Dan Bárta  |  3. 5. 2021
Jsem ročník 1969. Poprvé jsem uviděl Vesmír na stole v kuchyni u svého spolužáka z gymplu v půlce osmdesátek. Na mou nejapnou otázku, jestli „jede...
Složitá jednoduchost virů

Složitá jednoduchost virů uzamčeno

Ivan Hirsch, Pavel Plevka  |  3. 5. 2021
Místo tradičního redakčního rozhovoru tentokrát nabízíme dialog virologů dvou generací a odlišných specializací, Ivana Hirsche a Pavla Plevky.
Časy Vesmíru

Časy Vesmíru

Tomáš Hermann  |  3. 5. 2021
První číslo Vesmíru vyšlo 3. května 1871, časopis tedy letošním květnovým číslem slaví 150. narozeniny. Při cestě do jeho historie můžeme za...

Předplatným pomůžete zajistit budoucnost Vesmíru

Tištěná i elektronická
verze časopisu
Digitální archiv
od roku 1994
Speciální nabídka
pro školy a studenty

 

Objednat předplatné