137355
A tudomány hírei
Vissza
2016. 01. 07.

Magyarok az ősi grönlandi por nyomában

Akár Európából is juthatott poranyag Grönlandra az utolsó eljegesedési maximum idején, nagyjából 26–19 ezer éve. Újvári Gábornak, az MTA CSFK Földtani és Geokémiai Intézet kutatójának eredményét a Geophysical Research Letters közölte. A kutatással érthetőbbé válik az északi félteke légköri cirkulációja, és pontosíthatók az utolsó eljegesedési maximum idejére kidolgozott légköri modellek.

Légköri por, éghajlat és eljegesedések

A légkörben lévő ásványi por szórja és elnyeli a bejövő napsugárzást és a kimenő infravörös sugárzást, valamint jelentős hatással van a felhőzetre is. A szél által szállított ásványi por révén mikrotápanyagok (többek között vas) jutnak távoli szárazföldi és tengeri ökoszisztémákba, befolyásolva a produktivitást (például a fitoplankton-virágzást) , továbbá a széncikluson keresztül a légkör CO2-összetételét is. A légköri por – összetételétől és mennyiségétől függően – direkt és indirekt módokon is hatást gyakorol a Föld klímájára.

1. ábra. A főbb jégmagfúrási helyszínek Grönlandon. Forrás: North Greenland Ice Core Project members (2001). High-resolution record of Northern Hemisphere climate extending into the last interglacial period. Nature 431, 147–151, doi:10.1038/nature02805
1. ábra. A főbb jégmagfúrási helyszínek Grönlandon. Forrás: North Greenland Ice Core Project members (2001). High-resolution record of Northern Hemisphere climate extending into the last interglacial period. Nature 431, 147–151, doi:10.1038/nature02805

 

De nem pusztán a légköri por befolyásolja az éghajlatot, hanem visszahatás is tapasztalható: a por mobilizációja, légköri mennyisége, szállítása és kiülepedése alapvetően függ a klímától. A légköri por mennyisége nagymértékű és szisztematikus változásokat mutatott az elmúlt néhány százezer év eljegesedési (glaciális), illetve felmelegedési (interglaciális) ciklusai során. Ezt bizonyítják a grönlandi (1. és 2. ábra) és antarktiszi jégmagok, a tengeri üledéksorok és a szárazföldi, szél által szállított (lösz-) üledékek.

2. ábra. Egy frissen kiemelt fúrásmag a NEEM jégfúrásból. Fotó: Sepp Kipfstuhl
2. ábra. Egy frissen kiemelt fúrásmag a NEEM jégfúrásból. Fotó: Sepp Kipfstuhl

 

Így például az ásványi por légköri koncentrációja sokkal magasabb lehetett az utolsó glaciális maximum idején a holocénhez képest (e földtörténeti kor körülbelül 12 ezer éve kezdődött, és jelenleg is tart). Ezt a jégmagokba zárt por egy nagyságrenddel magasabb koncentrációja is mutatja, ha összehasonlítjuk a két periódust (3. ábra, Ca2+-görbe: ~800-1000 vs. ~10 ppb). A megnövekedett szárazföldi porkibocsátás hátterében a források szárazodása és egyre nagyobb kiterjedése, valamint vegetációs és légköri változások állhatnak.

3. ábra. Három grönlandi jégfúrás kalciumion-koncentrációja (Ca2+) és δ18O-értékei a 32 és 12 ezer év közötti időintervallumban (ka b2k = ezer évek i. sz. 2000 előtt). A Ca2+ ion koncentrációja a pormennyiséget jelzi, a skálája fordított, logaritmikus. A δ18O-görbe a grönlandi hőmérsékletet jelzi. Forrás: Rasmussen et al. (2008). Synchronization of the NGRIP, GRIP, and GISP2 ice cores across MIS 2 and palaeoclimatic implications. Quaternary Science Reviews 27, 18–28
3. ábra. Három grönlandi jégfúrás kalciumion-koncentrációja (Ca2+) és δ18O-értékei a 32 és 12 ezer év közötti időintervallumban (ka b2k = ezer évek i. sz. 2000 előtt). A Ca2+ ion koncentrációja a pormennyiséget jelzi, a skálája fordított, logaritmikus. A δ18O-görbe a grönlandi hőmérsékletet jelzi. Forrás: Rasmussen et al. (2008). Synchronization of the NGRIP, GRIP, and GISP2 ice cores across MIS 2 and palaeoclimatic implications. Quaternary Science Reviews 27, 18–28

 

Grönlandi jég: az éghajlat történelemkönyve

Az 1,7 millió km2-es grönlandi az antarktiszi után a második legnagyobb területű jégtakaró Földünkön. A jégpáncél átlagos magassága 2135 m, vastagsága átlagosan 2 km, legvastagabb pontjain a 2,5 km-t is meghaladja. Teljes elolvadása esetén mintegy 7 m-rel emelné meg a globális tengerszintet. Mélytengeri üledékek arról tanúskodnak, hogy az elmúlt 18 millió évben a grönlandi jégtakaró többé-kevésbé folyamatosan jelen volt. Ugyanakkor a legújabb North Greenland Eemian Ice Drilling (NEEM) jégfúrás alapján a jelenlegi jégtakarót alkotó legidősebb jégtömegek közel 130 ezer évesek.

A jégmagok korának meghatározása rétegszámlálással történik. Sok más mellett az egykori grönlandi hőmérséklet rekonstruálható például a jég oxigénizotóp-összetételéből (δ18O, 3. ábra), a jégzárványokban csapdázódott gázok elemzése pedig az ősi légkör szén-dioxid- és metánkoncentrációinak meghatározására ad lehetőséget.

A kutatás egy további fázisa, a jégbe fagyott ásványi por elemzése további fontos információkat ad. Az 1980-as, 1990-es években mélyített közép-grönlandi Greenland Ice Sheet Project 2 (GISP2) és Greenland Ice Core Project (GRIP) jégfúrásokban talált ásványi port a szél szállította, és hosszú távú légköri transzportot követően ülepedett ki Grönland központi részén. Így az adott por származási területeinek pontosabb ismerete fontos információkkal szolgál az északi félteke légköri áramlási folyamatainak megértéséhez az utolsó glaciális maximum idején, körülbelül 26-19 ezer évvel ezelőtt.

Az eljegesedések során a csökkenő tengerszint miatt szárazzá vált selfterületek és a kontinenseken lévő nagyobb folyóvölgyek, árterek ásványi porforrásokká váltak. Az e forrásokból kibocsátott és légkörbe került ásványi por – sűrűsége és nagysága szerint rövidebb-hosszabb szállítást követően – kiülepedett a források 1-200 km-es környezetében, úgynevezett löszüledékeket hozva létre.

4. ábra. Késő pleisztocén lösz a dunai magaspart mentén Dunaszekcsőnél. Itt rakódott le a folyóvölgyekből/árterekről kifújt por egy része, míg a finom frakció egy másik része akár több ezer km-re, azaz Grönlandig is eljuthatott. Forrás: Újvári Gábor
4. ábra. Késő pleisztocén lösz a dunai magaspart mentén Dunaszekcsőnél. Itt rakódott le a folyóvölgyekből/árterekről kifújt por egy része, míg a finom frakció egy másik része akár több ezer km-re, azaz Grönlandig is eljuthatott. Forrás: Újvári Gábor

 

A legfinomabb szemcsék egy része viszont akár többnapos, -hetes szállítást követően távoli területeken halmozódott fel. Az Észak-Amerikában, Európában (így a Kárpát-medencében is, 4. ábra) és Ázsiában lévő, kiterjedt löszüledékek alapvető információt adnak a fő porforrások ásványi és geokémiai összetételéről. Szerencsés esetben a forrásterületek kellően eltérnek egymástól ahhoz, hogy a grönlandi jégmagokban talált por potenciális származási helyét/helyeit lehatárolhassuk.

Közép-európai eredetű por a grönlandi jégmagokban?

A por eredetének meghatározására a kutatók észak-amerikai, közép-európai, kelet-ázsiai és szibériai löszmintákon végeztek agyagásványtani, valamint stroncium-, neodímium- és hafniumizotópos vizsgálatokat. Összevetették, hogy a jégmagokban lévő igen finom, 2 mikronnál kisebb szemcseméretű port korábban milyen összetételűnek határozták meg, azzal, hogy a felsorolt mintákat milyeneknek mérték.

 

5. ábra. Grönlandi jégmagokból származó, az utolsó glaciális maximumból származó porminták és potenciális forrásminták stroncium- és neodímiumizotóp-összetétele. A fekete és szürke görbék keveredési hiperbolák a kínai és közép-európai löszök finom frakciói mint szélső tagok (EM2,3) és a Cirkumpacifikus-öv vulkáni pora között. A számok a százalékos mennyiséget jelölik. A grönlandi por Sr-Nd izotóp összetétele a feltételezett kínai források és az említett vulkanikus por 90-10%-os arányú keveredésével magyarázható (bővebb információ a cikkben). A keresztekkel jelzett értékek a megjelent tanulmányban publikált méréseket jelölik. A vékony, illetve vastag keresztek a Bécsi Egyetemen és a Royal Holloway Egyetemen végzett méréseket jelölik. A minták származási helye: Közép-Európa – Mende, Dunaszekcső, Titel, Nussloch; Kína: Xifeng, Lingtai, Beiguoyuan; USA (Nebraska): Judkins, Obert, Prarie Lake; Északkelet-Szibéria: Tumara-völgy. Rövidítések: LGM = utolsó glaciális maximum, εNd(0) = ((143Nd/144Ndminta/143Nd/144NdCHUR)−1)×104, ahol CHUR = chondritic uniform reservoir. Rövidítések az irodalmi adatforrásoknál: B97 = Biscaye et al. (1997). J. Geophys. Res. 102, 26765–26781; S2000 = Svensson et al. (2000). J. Geophys. Res. 105, 4637–4656; F09 = Feng et al. (2009). Geochem. J. 43, 123–131; Ú2012 = Újvári et al. (2012). Chem. Geol. 304–305, 83–96
5. ábra. Grönlandi jégmagokból származó, az utolsó glaciális maximumból származó porminták és potenciális forrásminták stroncium- és neodímiumizotóp-összetétele. A fekete és szürke görbék keveredési hiperbolák a kínai és közép-európai löszök finom frakciói mint szélső tagok (EM2,3) és a Cirkumpacifikus-öv vulkáni pora között. A számok a százalékos mennyiséget jelölik. A grönlandi por Sr-Nd izotóp összetétele a feltételezett kínai források és az említett vulkanikus por 90-10%-os arányú keveredésével magyarázható (bővebb információ a cikkben). A keresztekkel jelzett értékek a megjelent tanulmányban publikált méréseket jelölik. A vékony, illetve vastag keresztek a Bécsi Egyetemen és a Royal Holloway Egyetemen végzett méréseket jelölik. A minták származási helye: Közép-Európa – Mende, Dunaszekcső, Titel, Nussloch; Kína: Xifeng, Lingtai, Beiguoyuan; USA (Nebraska): Judkins, Obert, Prarie Lake; Északkelet-Szibéria: Tumara-völgy. Rövidítések: LGM = utolsó glaciális maximum, εNd(0) = ((143Nd/144Ndminta/143Nd/144NdCHUR)−1)×104, ahol CHUR = chondritic uniform reservoir. Rövidítések az irodalmi adatforrásoknál: B97 = Biscaye et al. (1997). J. Geophys. Res. 102, 26765–26781; S2000 = Svensson et al. (2000). J. Geophys. Res. 105, 4637–4656; F09 = Feng et al. (2009). Geochem. J. 43, 123–131; Ú2012 = Újvári et al. (2012). Chem. Geol. 304–305, 83–96.

 

Az összehasonlítás eredménye a következő: a Közép-Grönlandon kiülepedett por nagy valószínűséggel kelet-ázsiai sivatagi/félsivatagi területekről és/vagy közép-európai glaciális porforrásokból származhat (lásd Sr-Nd izotópos eredmények, 5. ábra). A kutatásban az Uppsalai Egyetem, a Bécsi Egyetem, a Royal Holloway, University of London, a Pécsi Tudományegyetem, és a Niels Bohr Intézet működött közre. A cikk vezető szerzője, Újvári Gábor 2015-ben elnyerte az MTA Bolyai János Kutatói Ösztöndíját, továbbá a kutatás támogatásban részesült az MTA CSFK főigazgatói keretéből.

Ugyanakkor az eredmények további megerősítést és pontosítást igényelnek. A magyar vezetéssel készült kutatás erre tesz javaslatot néhány előzetes, biztató Hf-izotópos mérésre támaszkodva. A továbblépéshez újabb elemzésekre van szükség a közép-grönlandi régebben mélyített (GRIP, GISP2) és utóbb végzett (NorthGRIP) jégfúrásokból. Addig is, a megjelent a Geophysical Research Letters-cikk szerint, fontos volna az utolsó eljegesedés maximuma idejére kidolgozott légköri modellszimulációkban figyelembe venni a potenciális eurázsiai porforrások egy szélesebb körét. Az eredmények alapján felmerül, hogy a nyugati irányú, több ezer km-es, zonális szállítási útvonal mellett a korábban modellezettnél jelentősebb lehetett az Eurázsia középső részén keresztül történő, meridionális szállítás szerepe.

További információ:

Újvári Gábor
MTA CSFK Földtani és Geokémiai Intézet

Telefon: +36 99 508 340  
E-mail: ujvari.gabor[kukac]csfk.mta.hu