Crédito:Universidade de Copenhague
Afinar, camadas acastanhadas com uma espessura de cerca de um milímetro ou dois são às vezes observadas nos núcleos de gelo esbranquiçados / transparentes. Essas camadas marrons consistem em material proveniente de erupções vulcânicas.
Durante uma erupção vulcânica, gases, lava, rochas, e minúsculas partículas de cinza estão sendo ejetadas na atmosfera. As menores partículas são carregadas pelo vento e transportadas com as massas de ar, até que as partículas caiam e cubram a superfície da terra ou do gelo com uma fina manta de material vulcânico. As cinzas que caíram na camada de gelo da Groenlândia há milhares de anos estão enterradas sob enormes quantidades de gelo hoje e só podem ser recuperadas perfurando longos núcleos de gelo.
Muitas das partículas de cinza nos núcleos de gelo são muito pequenas para serem visíveis a olho nu. Na maioria das vezes, as partículas têm apenas um décimo ou um centésimo de milímetro. Somente quando uma grande quantidade de partículas de cinza está presente em uma camada, a camada será visível no núcleo de gelo como uma faixa marrom fina, mas a maioria das camadas vulcânicas nos núcleos de gelo são invisíveis devido à pequena quantidade de fragmentos de cinzas. Procurar essas camadas de cinzas em um núcleo de gelo de três quilômetros de comprimento pode parecer uma tarefa impossível. No entanto, é isso que os pesquisadores do Centro de Gelo e Clima fazem.
Uma das camadas de cinza mais distintas nos núcleos de gelo da Groenlândia é vista à direita deste pedaço de 55 cm de comprimento de um núcleo de gelo. É o 55, Camada de cinza de 500 anos Z2, que se acredita ter origem em uma enorme erupção na Islândia. As mesmas camadas de cinzas também são encontradas em muitos núcleos de sedimentos da região do Atlântico Norte, portanto, a camada é um horizonte de referência importante que é usado para ligar núcleos de gelo a outros núcleos de sedimentos de outros arquivos do clima anterior. Crédito:Universidade de Copenhague
As camadas de cinzas vulcânicas podem ser usadas como horizontes de referência importantes que podem ligar diferentes núcleos de gelo e outros arquivos do clima anterior. A cinza vulcânica também contém uma impressão digital química que torna possível rastrear de qual vulcão a cinza se origina, e às vezes também qual erupção de um vulcão em particular foi a fonte. É essa propriedade que incentiva os pesquisadores a procurar as minúsculas partículas de cinza que estão escondidas nos longos núcleos de gelo.
Identificação e análise de cinzas vulcânicas
Pode parecer uma tarefa impossível encontrar as camadas de cinzas invisíveis em um núcleo de gelo de três quilômetros de comprimento, consistindo em cerca de 20 toneladas de gelo. Felizmente, alguma ajuda está à mão. Após uma erupção vulcânica, a precipitação é freqüentemente levemente ácida devido à presença de ácido sulfúrico que vem da conversão dos gases sulfúricos vulcânicos na atmosfera. As concentrações relativamente altas de ácido levam a uma alta condutividade elétrica do gelo. É rápido e relativamente fácil medir a condutividade elétrica do gelo, e os picos de ácido no perfil medido podem ser usados como guias para onde as minúsculas partículas de cinza estão se escondendo. As amostras de gelo geralmente são cortadas em torno de onde os picos de ácido são encontrados, mas, infelizmente, não há garantia de que as cinzas estejam presentes, portanto, as amostras devem ser analisadas com muito cuidado.
Uma imagem de microscópio eletrônico de varredura de uma amostra de cinza de um 55, Camada de cinzas com 500 anos no núcleo de gelo NGRIP. Os estilhaços de cinzas são os pedaços maiores que parecem vidro quebrado. As cores não são verdadeiras. A barra branca na parte inferior esquerda representa 1/10 mm. Crédito:Universidade de Copenhague
As amostras de gelo são derretidas e centrifugadas para vazar a água e manter a pequena quantidade de partículas de impureza do gelo. A maior parte do material é poeira levada pelo vento ou areia de grão fino, frequentemente vindo de desertos da Ásia. Se estilhaços de cinzas estiverem presentes, estes podem ser identificados visualmente em um microscópio de luz normal ou em um microscópio de varredura eletrônica.
Um fragmento de cinza muitas vezes pode ser identificado por sua aparência vítrea e brilhante, sua forma particular e sua transparência. As partículas são normalmente incolores ou rosadas ou acastanhadas, dependendo da composição química.
Após a identificação de uma camada de cinza, a análise química pode começar usando uma microssonda eletrônica. Este instrumento funciona disparando um feixe de elétrons na partícula de cinza investigada. A composição química dos fragmentos pode ser inferida a partir dos comprimentos de onda dos raios-X emitidos pela amostra. Os resultados químicos de boa qualidade requerem que as amostras sejam bem preparadas antes da análise. Este processo é muito trabalhoso. Todos os fragmentos a serem analisados precisam ter uma superfície plana e lisa e devem estar no mesmo nível em relação ao canhão de elétrons na microssonda. Uma maneira de fazer isso é montar os fragmentos em uma resina (epóxi) em uma lâmina de vidro e, em seguida, polir a amostra com pó de diamante de granulação fina. A superfície da amostra está sendo lentamente removida e polida pelo pó de diamante duro. Cuidado para não polir todos os fragmentos preciosos. Durante o polimento, um microscópio é usado para verificar se a superfície do fragmento é plana e lisa.
Quando a composição química dos fragmentos for determinada, os resultados são comparados com os resultados da análise de fragmentos semelhantes em outros núcleos de gelo ou sedimentos ou com a composição das cinzas encontradas in situ no vulcão responsável pela erupção.
