Det er veletablert at økende mengder karbondioksid i luften i årene fremover vil føre til at klimaet endrer seg, og derved fører til at iskappene smelter i en hurtigere hastighet og verdensøkning i havet. Et nytt vitenskapelig funn peker imidlertid på en urovekkende, helt egen direkte effekt av karbon på is - en som ikke har noe med oppvarming å gjøre i det hele tatt.
Som dokumentert i en studie publisert i går i Journal of Physics D, har forskere fra MIT oppdaget at bare å være i nærvær av økte konsentrasjoner av karbondioksid får isen til å svekkes betydelig, med redusert materialstyrke og bruddseighet, uavhengig av temperatur. Med nok karbondioksid i lufta, kan dette alene gjøre at isbreer er mer sannsynlig å splitte og sprekke. Legg til det faktum at globale temperaturer vil fortsette å varme - spesielt rundt polene - og kombinasjonen av disse to faktorene kan bety at iskappene smelter i enda raskere tempo enn eksperter tidligere har anslått.
"Hvis iskapper og breer skulle fortsette å sprekke og bryte i stykker, ville overflatearealet som er utsatt for luft bli betydelig økt, noe som kan føre til akselerert smelting og mye redusert dekningsareal på jorden, " sa studiens hovedforfatter, Markus Buehler. "Konsekvensene av disse endringene gjenstår å undersøke av ekspertene, men de kan bidra til endringer i det globale klimaet."
Buehler og hans medforfatter, Zhao Qin, brukte datasimuleringer på atomnivå for å evaluere dynamikken i isstyrken i nærvær av forskjellige konsentrasjoner av karbondioksid. De fant ut at gassen reduserer isens styrke ved å forstyrre hydrogenbindingen som holder sammen vannmolekylene i en iskrystall. Spesielt på atomnivå konkurrerer karbondioksidet med de bundne vannmolekylene og fortrenger dem ved høye nok konsentrasjoner fra bindingene og tar sin plass.
Karbondioksydmolekylene begynner å infiltrere et stykke is i ytterkanten, og deretter sakte deles det fra hverandre ved å migrere innover som en sprekk dannes. På den måten tiltrekker de også vannmolekyler utover til kanten ved å danne bindinger med vannmolekylenes hydrogenatomer, og etterlater ødelagte bindinger i den krystallinske strukturen og reduserer isens styrke totalt sett. Simuleringene viste at is som har blitt infiltrert med karbondioksid til det punktet at gassen opptar to prosent av volumet, er omtrent 38 prosent mindre sterk.
"På en eller annen måte er isbrudd på grunn av karbondioksid lik nedbrytningen av materialer på grunn av korrosjon, f.eks. Strukturen til en bil, bygning eller kraftverk der kjemiske stoffer" gnager "på materialene, som sakte forverres, ”Sa Buehler til Environmental Research Web . Siden isbreer typisk begynner å gå i stykker med dannelsen av små sprekker, sier forskerne, kan dette føre til ytterligere storskala brudd, slik som den som nylig oppsto i Antarktis og produserte et fragment større enn New York City.
Fordi funnet er det første beviset på dette fenomenet, er det for tidlig å si hvor mye det vil akselerere issmeltingen utover tidligere spådommer. Det er imidlertid flere mekanismer som det kan føre til at eksperter kan revidere sine estimater for issmelting og økning i havnivået gitt en fortsatt økning i klimagassutslipp.
I tillegg til det åpenbare - at varmere luft pluss svakere is betyr en raskere smeltehastighet - er det det faktum at iskappene spiller en avgjørende rolle i å reflektere sollys tilbake i verdensrommet. For øyeblikket dekker de omtrent syv prosent av jordoverflaten, men er ansvarlige for å reflektere 80 prosent av solstrålene. Dette er fordi isens lyse hvite farge hjelper den å reflektere lys mer effektivt enn nesten noen annen type bakkedeksel.
Hvis økte karbondioksidkonsentrasjoner og varmere temperaturer får isen til å smelte uventet raskt, vil denne lyse hvite isen erstattes av mørkt havvann. Mer og mer sollys ville komme inn og forbli i atmosfæren, og dermed forårsake mer og mer oppvarming. Denne positive tilbakemeldingssløyfen kan utgjøre et av de fryktede “tippepunktene” som klimatologene frykter kan sende klimaet vårt på en ukontrollert vei mot ulykke.
Siden papiret kun omhandler is på mikroskopisk nivå, ville neste trinn være å teste effekten av økte karbondioksidkonsentrasjoner på is i en laboratorieinnstilling for å sjekke om effekten av den simulerte modellen stemmer. Hvis ingenting endres når det gjelder karbonutslipp, kan vi selvfølgelig ha sjansen til å se om disse effektene oppstår i mye større skala - i verdens isbreer og polare iskapper.
