Ice streams and lakes under the Greenland Ice Sheet

Lembaran es Greenland adalah massa dinamis dari es yang padat, mengalir, dan berubah bentuk. Salju yang menumpuk di bagian tengah lembaran es secara bertahap terkompresi menjadi es yang perlahan bergerak menuju tepi es. Di tepi es, es ini hilang karena mencair atau pecah menjadi gunung es.

Salju padat di lembaran es

Salju baru yang menumpuk di Lembaran Es Greenland memiliki kepadatan antara 50 dan 70 kg/meter kubik, yang hanya 5-7 persen dari kepadatan air (1.000 kg/meter kubik). Di bagian tengah lembaran es, suhu tidak pernah naik di atas titik beku, jadi salju tidak pernah mencair. Sebaliknya, salju ini terkubur di bawah lapisan salju baru, dengan berat salju baru menekan lapisan di bawahnya, meningkatkan kepadatannya.

Begitu kepadatan salju mencapai 830 kg/meter kubik, yang sekitar 80 meter dalamnya, semua saluran udara di antara kristal tertutup, jadi satu-satunya udara yang ada adalah dalam gelembung yang terperangkap. Seiring bertambahnya kedalaman, kepadatan es meningkat lebih jauh, dan pada 917 kg/meter kubik, gelembung udara terkompresi. Pada tahap ini, es telah menjadi es gletser dan tidak bisa dikompresi lagi.

Pengeboran inti es, jauh ke dalam lembaran

Pengeboran inti es di Greenland dimulai pada tahun 1955, dan sejak itu, banyak inti es pendek dan dalam telah diambil dari lembaran es. Proyek terbaru – North Greenland Eemian Ice Drilling (NEEM) – adalah proyek inti es internasional yang bertujuan untuk mendapatkan catatan yang tidak terganggu dari periode interglasial 115.000-130.000 tahun yang lalu.

Para ilmuwan menemukan dari inti es bahwa periode tersebut lebih hangat dari yang diperkirakan sebelumnya. Faktanya, iklim di Greenland sekitar 8 derajat Celsius lebih hangat daripada saat ini selama periode interglasial terakhir. Data ini berasal dari inti es yang dibor lebih dari 2,5 kilometer ke dalam lembaran es, setiap lapisan mencatat curah salju tahunan.

Seperti cincin pohon, para ilmuwan bisa menentukan usia. Di laboratorium, peneliti memeriksa isotop oksigen berat O18 dalam inti es untuk menentukan suhu di awan saat salju jatuh, dan oleh karena itu iklim di masa lalu. Gelembung udara yang terperangkap juga diperiksa, memberikan pengetahuan tentang komposisi udara di atmosfer kuno.

Mereplikasi iklim masa lalu

Dari data inti es, para ilmuwan bisa mereplikasi suhu tahunan hampir 130.000 tahun yang lalu. Data menunjukkan bahwa selama periode hangat ini, ada pencairan permukaan yang intens yang bisa dilihat dalam inti es sebagai lapisan air lelehan yang membeku kembali.

Air lelehan dari permukaan ditemukan telah menembus ke dalam salju di bawahnya, di mana ia sekali lagi membeku menjadi es. Dari studi iklim masa lalu, para ilmuwan tahu bahwa pencairan permukaan ini sangat jarang terjadi dalam 5.000 tahun terakhir.

Para ilmuwan juga menemukan bahwa lembaran es cukup tangguh menghadapi kenaikan suhu, dengan data menunjukkan bahwa volume lembaran es tidak berkurang lebih dari 25 persen selama 6.000 tahun terhangat dari periode tersebut.

Aliran es di bawah lembaran es

Proyek inti es saat ini di Greenland, East Greenland Ice core Project (EGRIP), yang akan berlangsung hingga 2020, mencoba memahami perilaku aliran es yang ditemukan melalui lapisan es Greenland. Aliran es ini mengalir ke laut dan menyumbang setengah dari hilangnya massa dari lembaran es Greenland.

Di bagian timur laut Greenland, aliran es terbesar dimulai tepat di pembagian es tengah dan memotong lembaran es dalam bentuk baji untuk mengalir ke laut melalui tiga aliran es besar. Awal aliran es di pembagian es diyakini disebabkan oleh pencairan kuat di dasar, dengan aliran es mencapai kecepatan hingga 100 meter/tahun, 200 kilometer dari pembagian es (tetapi masih 500 kilometer dari pantai).

Selama beberapa tahun ke depan, proyek ini akan mengebor inti es melalui 2.550 meter es hingga mencapai dasar batuan untuk mencapai tujuan memahami dinamika aliran es dalam aliran es dan memahami proses air.

Upaya multinasional di es

Proyek ini akan melibatkan ilmuwan dari sekitar enam negara, dengan lembaga pendanaan nasional dari Denmark, Jerman, Jepang, Norwegia, dan AS yang sudah berkomitmen untuk mendukung EGRIP baik secara finansial maupun logistik. Contohnya termasuk National Science Foundation AS yang meminjamkan pesawat LC-130 yang dilengkapi ski dan berbagi biaya penerbangan, serta Jerman yang meminjamkan pesawat DC3 dan kendaraan. Ke depan, Swiss, Prancis, China, dan Italia juga telah mengumumkan partisipasi mereka dalam proyek ini.

DNA yang terawetkan dalam es

Sebelum para ilmuwan mengebor inti es di Lembaran Es Greenland, satu-satunya fosil yang ditemukan berasal dari area bebas es yang menggambarkan periode iklim hangat di masa lalu. Namun, dengan munculnya pengeboran inti es dalam di Greenland, peneliti sekarang menemukan sisa-sisa molekuler beku dari spesies masa lalu, atau 'DNA fosil', yang bisa ditelusuri kembali ratusan ribu tahun.

Dengan menganalisis DNA dari organisme prasejarah, para ilmuwan bisa mendapatkan wawasan tentang ekosistem yang ditemukan selama periode hangat sebelumnya di Greenland. Ini mungkin karena suhu dingin Lembaran Es Greenland yang membekukan DNA: biasanya, DNA membusuk dan terfragmentasi, tetapi di lingkungan beku, laju dekomposisi melambat. Jika DNA tertutup partikel tanah atau berada di lingkungan kering atau dingin, atau permafrost, maka laju dekomposisi turun lebih jauh karena partikel tanah memiliki efek melindungi.

Danau sub-glasial

Selain aliran es, para ilmuwan juga menemukan dua danau subglasial 800 meter di bawah lembaran es Greenland, masing-masing danau berukuran sekitar 8-10 kilometer persegi. Temuan oleh ilmuwan dari Scott Polar Research Institute di University of Cambridge menggunakan pengukuran radar udara untuk mengungkap danau di bawah lembaran es. Ilmuwan utama Dr. Steven Palmer menyatakan bahwa ""hasil menunjukkan bahwa danau subglasial ada di Greenland, dan bahwa mereka membentuk bagian penting dari sistem pipa lembaran es"".

Para peneliti menemukan bahwa danau yang baru ditemukan ini kemungkinan diberi makan oleh air lelehan permukaan yang mengalir melalui retakan di es. Faktanya, danau permukaan yang terletak di dekatnya mungkin juga mengisi kembali danau subglasial selama musim panas yang hangat. Ini berarti danau-danau ini adalah bagian dari sistem terbuka dan terhubung ke permukaan, yang berbeda dari danau Antartika yang sering kali merupakan ekosistem terisolasi karena suhu permukaan tetap di bawah titik beku sepanjang tahun.

Sebelumnya, para ilmuwan percaya bahwa permukaan es Greenland yang lebih curam berarti bahwa air apa pun di bawah es diperas keluar ke tepi dan bahwa karena es di Greenland lebih tipis daripada di Antartika, danau apa pun yang terbentuk akan cepat membeku karena es Antartika yang lebih tebal bisa bertindak seperti selimut isolasi yang mencegah pembekuan air yang terperangkap di bawah permukaan.

Apa yang es katakan tentang bintang-bintang

Karena kehidupan di Bumi bergantung pada air cair dan mempelajari es bisa memberi tahu kita tentang iklim masa lalu, mempelajari es di planet dan bulan lain akan memberi tahu kita tentang iklim masa lalu dan evolusi bagian-bagian Tata Surya ini. Untungnya, para ilmuwan tidak perlu bepergian ke planet yang jauh untuk memahami sejarah mereka. Mereka bisa pergi ke Greenland atau Antartika, karena Bumi dan planet serta bulan di Tata Surya semuanya berasal dari awan debu dan gas yang sama, sehingga para ilmuwan bisa membuat 'perkiraan' tentang iklim yang mungkin terjadi di planet lain dalam sistem kita.