Enam kui 1,2 miljoni aasta taha ulatuv jääpuursüdamik heidab uut valgust sellele, miks Maa jääaegade rütm kauges mineviku muutus. Kogutud andmed viitavad, et planeedi kliimasüsteemi kujundamisel mängis keskset rolli süsihappegaas.
Teadlased esitlesid tulemusi Viinis toimunud Euroopa geoteaduste liidu peaassambleel. Uus materjal pärineb projektist Beyond EPICA, mille käigus võttis uurimisrühm Antarktikas Little Dome C piirkonnas proove kuni 2,8 kilomeetri sügavuselt. Puursüdamikud andsid teadlastele esmakordselt selge ülevaate atmosfääri kasvuhoonegaaside sisaldusest 800 000 kuni 1,25 miljonit aastat tagasi. Võrreldes varasema materjaliga pikendab uus jääarhiiv vaadeldavat ajaskaalat 400 000 aasta võrra, vahendab Science.
Pikem ajatelg aitab paremini mõista kesk-pleistotseeni üleminekut, mis oli Maa kliimaajaloos pöördeline muutus. Ligi 2,6 miljonit aastat tagasi vaheldusid jääajad Maa orbiidi kuju ja telje kalde muutuste tõttu umbes 40 000 aasta pikkuste tsüklitena. Umbes 1,25 miljonit aastat tagasi muutusid aga jahedamad perioodid karmimaks ja venisid ligikaudu 100 000 aasta pikkuseks. Kuna Maa orbiit ega teljekalle samal ajal oluliselt ei muutunud, pidi põhjuse peituma planeedi enda kliimasüsteemis.
Varem on uurijad tuginenud ajaperioodi uurides niinimetatud sinisele jääle. Kuigi praeguseks on suudetud leida isegi kuue miljoni aasta vanust jääd, on see sedavõrd tihe, et selles pole enam praktiliselt üldse õhumulle. Oregoni osariigi ülikooli paleoklimatoloogide sõnul on sinise jää põhjal loodud aegrida seetõttu lünklik ja raskesti tõlgendatav. Little Dome C piirkonnast saadud uus jääsüdamik moodustus seevastu regulaarselt sadanud lumest, pakkudes katkematut kihtide jada. See võimaldab jälgida Maa kliimamustrites toimunud muutusi palju täpsemalt.
Kogutud materjali analüüsides leidsid teadlased, et süsihappegaasi tase kõikus ajaperioodil märkimisväärselt. Ligi 950 000 aastat tagasi tõusis gaasi kontsentratsioon sooja jäävaheaja lõpus vaid mõne tuhande aastaga 50 miljondikosa (ppm-i) võrra. Berni ülikooli uurijate sõnul on see geoloogilisel ajaskaalal väga kiire muutus. Lühiajalisele tõusule järgnes aga taas langus: süsihappegaasi tase kukkus 170 ppm-ini, mis on madalaim jääsüdamikus mõõdetud väärtus.
Võrdlusena ületab tänapäeval süsihappegaasi tase atmosfääris 420 ppm-i. Miljoni aasta tagune CO2 miinimum langeb aga kokku esimese 100 000 aasta pikkuse jääajaga. Šveitsi teadlaste sõnul langes süsihappegaasi tase kogu üleminekuperioodi jooksul keskmiselt vaid 20–25 ppm-i. Uurijad peavad palju olulisemaks, kui palju erines süsihappegaasi tase jääaegadel ja jäävaheaegadel.
Et mõista paremini kasvuhoonegaaside päritolu, uurisid teadlased jäämullides sisalduvaid süsinikuteisendeid. Süvaookeani talletunud süsinik pärineb peamiselt surnud ja lagunevatest merevetikatest ja sisaldab seetõttu rohkem kerget isotoopi süsinik-12. Kui 50 ppm-i suurune tõus oleks tulnud ookeanisügavuste arvelt, pidanuks atmosfääris leiduma ka rohkem kergemat süsinikku sisaldavat süsihappegaasi.
Mõõtmised näitasid aga, et isotoopsignaal püsis stabiilsena. See reedab, et süvaookean hoidis oma süsinikuvarusid kinni. Selle taga võisid olla ulatuslikud muutused ookeanihoovustes. Need omakorda olid ilmselt tingitud mandriliustike kasvust, kui jääajad järjest karmimaks muutusid.
Uus jääpuursüdamik seab kahtluse alla ka nn regoliidihüpoteesi. Seletuse kohaselt pikenesid jääajad jääkilpide all oleva pinnamoe kulumise tõttu. Liustikud liikusid paljastatud aluskivimil aeglasemalt ning jõudsid seetõttu paksemaks kasvada ja sulasid selle arvelt aeglasemalt.
Regoliidikadu oleks pidanud jätma aga jääpuursüdamikesse selge keemilise jälje. Graniidi murenedes eraldub süsiniktetrafluoriid ehk CF₄, mis oleks pidanu jõudma ka jää õhumullidesse. Berni ülikooli teadlased aga oma anlüüsides CF4 kasvu ei näinud.
Uurijate hinnangul eeldab regoliidi hüpotees, et umbes 950 000 aasta eest oleks pidanud muutuma pinnase koostis väga järsku ja ulatuslikult. Kogutud andmed aga seda ei toeta. Nii pöörduski teadlaste pilk tagasi kasvuhoonegaaside dünaamikale.
Süsihappegaasi tähtsust kinnitavad ka andmed väljaspoolt Antarktikt. Näiteks on teadlased uurinud ka enam kui 800 000 aasta vanuseid merepõhja settesüdamikke, mis peidavad endas iidsete mereloomade kodade jäänuseid. Neis säilinud boori isotoopne koostis peegeldab kunagise ookeani pH-taset ja võimaldab selle põhjal kokku panna pildi toonase atmosfääri koostisest. St Andrewsi ülikooli paleoklimatoloogide sõnul on julgustav, et eri meetodid annavad atmosfääri süsihappegaasi sisalduse kohta suures plaanis sarnaseid tulemusi.
Laiem pilt vajab siiski veel täpsustamist. Oregoni teadlased on varem sinise jää proovidele tuginedes järeldanud, et süsihappegaasi tase oli vaadeldaval perioodil üldjoontes stabiilne. See tekitas ka nende kolleegide kahtlusi, kui palju kasvuhoonegaasid kliimatsüklite pikkust dikteerisid. Uurijate sõnul ei pruugi sinise jää ja pideva jää puursüdamikust tuletatud aegrea vahel siiski otsest vastuolu olla. Kuna sinise jää on katkendlik, võib see kajastada pigem pikaajalisi keskmisi ja varjata lühemaajalisi äärmusi.
Teadlaste hinnangul tuleb edasistes uuringutes välja selgitada, kas tuvastatud süsihappegaasi kõikumine oli erandlik sündmus või osa pikemast muutusteahelast.
Jääsüdamikest saadud info kinnitab nende sõnul siiski selgelt süsihappegaasi olulist mõju Maa kliimasüsteemile. Ekspertide hinnangul kujundas gaas planeedi kliimat miljon aastat tagasi täpselt sama palju, nagu tänapäeval. St Andrewsi teadlaste sõnul toob iga uus proov ja täpsem rekonstruktsioon üha selgemalt esile kasvuhoonegaaside määrava rolli kliima kujunemisel.