Det er veletableret, at stigende mængder kuldioxid i luften i årene fremover vil få klimaet til at ændre sig, hvilket vil føre til, at iskapperne smelter med en hurtigere hastighed og verdensomspændende stigning i havniveauet. En ny videnskabelig konstatering peger dog på en urolig, helt separat direkte virkning af kulstof på is - en der slet ikke har noget at gøre med opvarmning.
Som dokumenteret i en undersøgelse, der blev offentliggjort i går i Journal of Physics D, har forskere fra MIT opdaget, at blot det at være i nærværelse af øgede koncentrationer af kuldioxid får isen til at svækkes markant med reduceret materialestyrke og brudstyrke, uanset temperatur. Med nok kuldioxid i luften, kan dette alene gøre gletschere mere tilbøjelige til at splitte og sprække. Tilføj det faktum, at de globale temperaturer vil fortsætte med at varme - især omkring polerne - og kombinationen af disse to faktorer kan betyde, at iskapperne smelter med endnu hurtigere hastigheder, end eksperter tidligere har forventet.
"Hvis iskapper og gletsjere fortsat ville revne og bryde i stykker, ville deres overfladeareal, der er udsat for luft, øges markant, hvilket kan føre til accelereret smeltning og meget reduceret dækningsareal på jorden, " sagde studiens hovedforfatter, Markus Buehler. ”Konsekvenserne af disse ændringer skal stadig undersøges af eksperterne, men de kan muligvis bidrage til ændringer i det globale klima.”
Buehler og hans medforfatter, Zhao Qin, brugte computersimuleringer på atomniveau til at evaluere dynamikken i isstyrken i nærværelse af forskellige koncentrationer af kuldioxid. De fandt, at gassen formindsker isens styrke ved at forstyrre brintbindingerne, der holder vandmolekylerne sammen i en iskrystall. Specifikt på atomniveau konkurrerer kuldioxid med de bundne vandmolekyler og ved høje nok koncentrationer fortrænger de dem fra bindingerne og indtager deres plads.
Kuldioxidmolekylerne begynder at infiltrere et stykke is i en ydre kant, hvorefter de langsomt deles fra hinanden ved at migrere indad, når der dannes en revne. Dermed tiltrækker de også vandmolekyler udad mod kanten ved at danne bindinger med vandmolekylernes hydrogenatomer og efterlade brudte bindinger inden i den krystallinske struktur og reducere isens styrke generelt. Simuleringerne viste, at is, der er blevet infiltreret med kuldioxid til det punkt, at gassen optager to procent af sit volumen, er ca. 38 procent mindre stærk.
”På en eller anden måde svarer isbruddet på grund af kuldioxid til nedbrydning af materialer på grund af korrosion, f.eks. Strukturen af en bil, bygning eller kraftværk, hvor kemiske stoffer 'gnager' ved materialerne, som langsomt forringes, ”Fortalte Buehler miljøforskningsweb . Da gletsjere typisk begynder at gå i stykker med dannelsen af små revner, siger forskerne, kunne dette føre til yderligere store brud, såsom den, der for nylig forekom i Antarktis og producerede et fragment større end New York City.
Fordi fundet er det første bevis på dette fænomen, er det for tidligt at sige, hvor meget det vil fremskynde issmeltning ud over tidligere forudsigelser. Der er dog flere mekanismer, hvormed det kan føre til, at eksperter opdaterer deres estimater for issmeltning og stigning i havoverfladen i betragtning af en fortsat stigning i drivhusgasemissioner.
Ud over det åbenlyse - at varmere luft plus svagere is betyder en hurtigere smeltningshastighed - er der den kendsgerning, at iskapperne spiller en afgørende rolle i at reflektere sollys tilbage i rummet. I øjeblikket dækker de cirka syv procent af jordoverfladen, men er ansvarlige for at reflektere 80 procent af solens stråler. Dette skyldes, at isens klare hvide farve hjælper den med at reflektere lys mere effektivt end næsten enhver anden type jorddækning.
Hvis øgede kuldioxidkoncentrationer og varmere temperaturer får isen til at smelte uventet hurtigt, vil denne lyse hvide is dog erstattes af mørkt havvand. Mere og mere sollys ville komme ind og forblive i atmosfæren og derved forårsage mere og mere opvarmning. Denne positive feedback-loop kunne udgøre et af de frygtede ”vippepunkter”, som klimatologer frygter, kan sende vores klima på en ukontrolleret vej mod ulykke.
Da papiret kun omhandler is på mikroskopisk niveau, ville det næste trin være at teste virkningen af øgede kuldioxidkoncentrationer på is i en laboratorieindstilling for at kontrollere, om virkningerne af den simulerede model stemmer. Hvis intet ændrer sig med hensyn til kulstofemissioner, kan vi naturligvis have chancen for at se, om disse effekter forekommer i meget større skala - i verdens gletsjere og polære iskapper.
