Карьер на этих буровых установках включает в себя одни из самых крупных уловов в науке.Бурение с горячей водой, спроектированное и построенное в Центре космических исследований и инженерии (SSEC) Университета Висконсин-Мэдисон и в Лаборатории физических наук, сыграло решающую роль в успехе IceCube, группы нейтринных детекторов на Южном полюсе, открывшей новый рубеж в астрономии.По словам Шона Маркотта, доцента геофизических наук в UW-Madison, для извлечения кернов льда, которые могут анализировать атмосферу прошлого, используются полые керны, разработанные и управляемые программой проектирования и эксплуатации ледового бурения (IDDO) UW-Madison. Маркотт был первым автором статьи, опубликованной сегодня в журнале Nature, в которой задокументировано содержание углекислого газа в атмосфере между 23 000 и 9 000 лет назад на основе данных из 11 000-футовой дыры в Антарктиде.
Программа бурения льда берет свое начало от Чарльза Бентли, легендарного гляциолога и полярного эксперта из штата Мэдисон. Программа финансируется Национальным научным фондом и размещается в Центре космической науки и техники.
«Основываясь на достижениях Чарли, IceCube расширил нашу компетенцию в области бурения», — говорит главный исследователь IDDO Марк Маллиган. «Премия 2000 года от Национального научного фонда привлекла больше инженеров и техников, разбирающихся в керновом и бурении».Директор программы IDDO Кристина Славни провела шесть летних сезонов в Австралии над проектом по разделению ледникового щита Западной Антарктики, который послужил основой для исследования климата Marcott. «Это уникальный опыт», — говорит она. «Мы спим в неотапливаемых одиночных палатках, в которых очень тепло днем ??и довольно холодно ночью».
Совместимость бригад «огромна», — говорит Слони, — «в удаленной среде мы сосредотачиваемся на ней, поэтому у нас действительно хорошая преемственность в найме бурильщиков. После того, как группа поработала вместе, мы хотим, чтобы они остались. замерзшие и уставшие, они легко возбуждаются, но по большей части команда была счастлива находиться там внизу ».Тем не менее, «все идет не так, даже то, чего вы не ожидаете», — говорит она. «Один год — механический, в следующем — электрический. Один из наших сотрудников, Джей Джонсон, — блестящий инженер и машинист, который может все исправить, но для того, чтобы буровой станок продолжал работать, могут потребоваться долгие часы и бессонные ночи».
По словам Маллигана, для многих разрабатываемых проектов требуются мобильные буровые установки. «Научное сообщество заявило, что нам нужен определенный тип ядра в определенном месте, но вы можете добраться туда только на вертолете или небольшом самолете. Это заставляет нас проектировать меньшие размеры или создавать что-то, что можно настроить относительно быстро.
Гибкость и мобильность — очень громкие слова ".Что касается климатических эффектов парниковых газов, Маркотт говорит, что глубокий старый лед выполняет функцию наземного подтверждения. «Откуда вы знаете, что сегодняшние вариации углекислого газа вообще значимы?» он спрашивает. «У нас есть данные по приборам только за 50 лет».
«Климатические исследования требуют гораздо более длительного горизонта», — добавляет Маркотт. «Когда я измеряю CO2 20 000 лет назад, у меня фактически есть воздух, полученный 20 000 лет назад, и поэтому я могу измерить концентрацию CO2 напрямую. Другого способа сделать это нет».По словам Маркотта, большая часть заслуги принадлежит первоклассным бурильщикам из UW. «Если бы ледяные керны не были такими же первозданными, как они есть, без бурильщиков, которые могли бы извлечь все керны целыми, чтобы предоставить нам 70 000-летний рекорд выбросов CO2, мы не сможем понять, как этот мощный парниковый газ повлиял на наша планета в прошлом ".Сегодня углекислый газ растет со скоростью 2 части на миллион в год — в 20 раз быстрее, чем доиндустриальная ситуация, зафиксированная в ледяных кернах.
Но даже при более медленных темпах климат очень быстро реагировал на изменение уровня основных парниковых газов, говорит Маркотт. «Это не просто постепенный переход от ледникового периода к межледниковью. Нам нужно знать, как работает система Земли, но без этих ледяных кернов и огромных усилий со стороны буровой бригады мы не смогли бы узнать. "