Φανταστείτε πως είστε ερευνήτριες ή ερευνητές και πως επιβιβάζεστε στο ξακουστό ερευνητικό διπλού κύτους και 118 μ. μήκους παγοθραυστικό Polarstern του Alfred Wegener Institute for Polar and Marine Research (AWI) στο Bremenhaven της Γερμανίας, το οποίο αποπλέει από το Κέιπ Τάουν με προορισμό την Ανταρκτική, όπου πλέοντας κατά μήκος των ακτών της, καταλήγει στην Τασμανία. Και αν για όλους εμάς ένα τέτοιο ταξίδι λαμβάνει χώρα μόνο στη φαντασία μας, για την παλαιοκλιματολόγο στο GEOMAR Helmholtz Center for Ocean στη Γερμανία, Ελένη Αναγνώστου αυτό είναι ένα ταξίδι ρουτίνας.
Αυτά μου περιγράφει η ίδια από την Αθήνα έχοντας μόλις επιστρέψει από την τελευταία της 3μηνη αποστολή -την 3η μέχρι τώρα στην Ανταρκτική με το παγοθραυστικό Polarstern. Μού εξηγεί πως στα ερευνητικά της ενδιαφέροντα είναι οι νότιοι ωκεανοί χωρίς αυτό να είναι περιοριστικό. Με το Polarstern έκανε ακριβώς τη διαδρομή που περιγράφτηκε παραπάνω. Στην προηγούμενη αποστολή η επιστήμονας είχε αποπλεύσει με το ωκεανογραφικό σκάφος JOIDES Resolution από τα νησιά Φίτζι, είχε τρυπήσει στη συνέχεια τα ιζήματα του βυθού της Ν. Ζηλανδίας για να πάρει δείγματα και είχε καταλήξει στην Ταϊτή.
Κάπως έτσι θα μπορούσε να αφηγηθεί κάποιος και την “περιπλάνησή” της ίδιας στην επιστήμη μέχρι να καταλήξει στην Παλαιοκλιματολογία. Η δρ Ελένη Αναγνώστου ξεκίνησε από το Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο (ΕΜΠ) σπουδάζοντας Χημικός Μηχανικός, βρέθηκε να κάνει μεταπτυχιακό και διδακτορικό στις περιβαλλοντικές επιστήμες στο Institute of Marine and Coastal Sciences, στο πανεπιστήμιο Rutgers, στις ΗΠΑ και μεταδιδακτορική έρευνα στο Εθνικό Κέντρο Ωκεανογραφίας στο πανεπιστήμιο του Σαουθάμπτον στο Ηνωμένο Βασίλειο. Σήμερα είναι ερευνήτρια στο GEOMAR Helmholtz Center for Ocean στην πόλη Κίελο στα βόρεια της Γερμανίας, μετά από μια μικρή στάση που έκανε στο Ομοσπονδιακό Τεχνολογικό Ινστιτούτο (ΕΤΗ) της Ζυρίχης.
Ρωτάω την επιστήμονα τι ακριβώς κάνει η Παλαιοκλιματολογία και μου λέει απλά πως μελετά την ιστορία του κλίματος της Γης κατά την διάρκεια των διαφορετικών γεωλογικών εποχών. Οι παλαιοκλιματολόγοι εντοπίζουν τις αιτίες των εκάστοτε κλιματικών αλλαγών και τις ανακατασκευάσουν για να κατανοήσουν καλύτερα πως το κλίμα της Γης στο παρελθόν σχετίζεται με το παρόν του πλανήτη και πως επηρεάζει το μέλλον του.
«Με την Παλαιοκλιματολογία οι επιστήμονες μελετούν επίσης και κατανοούν το πώς και άλλοι περιβαλλοντικοί παράγοντες, όπως η ηπειρωτική μετατόπιση, η διάβρωση των πετρωμάτων, τα αέρια του θερμοκηπίου στην ατμόσφαιρα και η διακύμανση της τροχιάς της Γης έχουν επηρεάσει το κλίμα της με την πάροδο του χρόνου», προσθέτει.
Βουτιά στο παρελθόν για να κατανοήσουμε το παρόν και το μέλλον…
Πώς ανταποκρίθηκε το στρώμα πάγου της Ανταρκτικής σε διαφορετικές κλιματικές συνθήκες στο παρελθόν; Αυτό είναι ένα από τα ερωτήματα στα οποία μπορεί να απαντήσει η παλαιοκλιματολόγος Ελένη Αναγνώστου, η οποία απέσπασε πρόσφατα την άκρως ανταγωνιστική χρηματοδότηση του Ευρωπαϊκού Συμβουλίου Έρευνας (ERC) στην κατηγορία του Consolidator Grant 2023. Και αυτό είναι είδηση!
Αυτή η υψηλού κύρους χρηματοδότηση, ύψους 2 εκατομμυρίων ευρώ, θα υποστηρίξει για τα επόμενα πέντε χρόνια την έρευνα που διενεργεί η Ελληνίδα επιστήμονας στο GEOMAR Helmholtz Center for Ocean και συγκεκριμένα το έργο: HighBorG: High-resolution Boron and beyond Geologic reconstructions for carbon and climate processes (Υψηλής ανάλυσης γεωλογικές ανακατασκευές βορίου και άλλων, για διεργασίες άνθρακα και κλίματος).
Στόχος του έργου είναι η διερεύνηση των αλληλεπιδράσεων του άνθρακα με το κλίμα και τον πάγο της Ανταρκτικής, και συγκεκριμένα η αναζήτηση άγνωστων δεσμών μεταξύ της τροχιάς της Γης και των αλλαγών της θερμοκρασίας, του επιπέδου του άνθρακα και της στάθμης της θάλασσας, όταν το διοξείδιο του άνθρακα της ατμόσφαιρας (CO2) ήταν υψηλότερο από σήμερα αλλά σε παρόμοια επίπεδα με αυτά που αναμένεται να φτάσει στο εγγύς μέλλον και ως το τέλος αυτού του αιώνα.
Και αν αναρωτιέστε πως θα το κάνει αυτό η δρ Αναγνώστου, η απάντηση είναι απλή: Ανακατασκευάζοντας το κλίμα.
«Οι ανακατασκευές του κλίματος περιλαμβάνουν ανακατασκευές θερμοκρασιών της ατμόσφαιρας του παρελθόντος, των βροχοπτώσεων, της βλάστησης, της ροής ρεμάτων, της θερμοκρασίας της θαλάσσιας επιφάνειας και άλλων κλιματολογικών συνθηκών», εξηγεί η Ελληνίδα επιστήμονας, η οποία εν προκειμένω θα στηριχτεί στην ανακατασκευή του κύκλου του άνθρακα, της θερμοκρασίας και της αλατότητας της θάλασσας.
«Το παρελθόν περιέχει πλήθος πληροφοριών για τη δυναμική του άνθρακα και του κλίματος. Εμείς κοιτάμε το κλίμα της Γης εστιάζοντας στον κύκλο του άνθρακα όταν ήταν θερμότερο από σήμερα, δηλαδή πριν από εκατομμύρια χρόνια, για να εντοπίσουμε τα στοιχεία ανατροπής που οδήγησαν στην αύξηση ή στην υποχώρηση του πάγου της Ανταρκτικής και με αυτή την κατανόηση να βελτιώσουμε τις προβολές της στάθμης της θάλασσας και του κλίματος στο μέλλον», συνεχίζει η παλαιοκλιματολόγος.
Το έργο HighBorG θα στοχεύσει σε τρεις διακριτές κλιματικές περιόδους, σε μια καυτή Γη με υψηλά επίπεδα CO2, στα 52-46 εκατομμύρια χρόνια πριν, σε μια λιγότερο μελετημένη περίοδο από 39-23 εκατομμύρια χρόνια πριν κατά την οποία η Ανταρκτική ήταν πιθανότατα πλήρως παγετώδης, και σε μια με ψυχρότερη Γη με υψηλά επίπεδα CO2 πάλι 17-13 εκατομμύρια χρόνια πριν.
«Στο έργο μας ενδιαφέρει η ανακατασκευή του κλίματος ανά χιλιετίες. Μέχρι τώρα μελετούσαμε σε μεγαλύτερες χρονικές περιόδους. Ο λόγος που συμπιέζουμε τα διαστήματα και τα κατεβάζουμε στις χιλιετίες είναι γιατί έχουμε διαπιστώσει πως πολλές από τις διεργασίες που μεταβάλλουν το κλίμα λειτουργούν σε τέτοια χρονικά διαστήματα, άρα κάνουμε ανακατασκευές σε τέτοιους χρόνους», συμπληρώνει.
Με εργαλειοθήκη την ίδια τη φύση
Δεδομένου ότι τα σύγχρονα αρχεία δεν περιγράφουν ένα μεγάλο μέρος του κλιματικού παρελθόντος της Γης, οι επιστήμονες συλλέγουν δεδομένα που διατηρήθηκαν στη φύση κατά τη διάρκεια των χιλιετιών σε παλαιοντολογικά κατάλοιπα. Τα κελύφη των νεκρών θαλάσσιων πλασμάτων, όπως διάφορα είδη διατόμων και τρηματοφόρων , για παράδειγμα, είναι ένας τέτοιος τύπος δεδομένων. Οι οργανισμοί με την πάροδο του χρόνου έχουν θαφτεί κάτω από στρώματα ιζήματος και περιέχουν χημικές ουσίες από την εποχή που σχηματίστηκε αρχικά το κέλυφός τους. Αυτές οι χημικές ουσίες μπορούν να αναλυθούν και να προσδιοριστεί η χημεία και η θερμοκρασία του νερού την εποχή που ζούσαν αυτοί οι οργανισμοί.
«Εμείς θα χρησιμοποιήσουμε έναν συνδυασμό χημικών ανιχνευτών σε απολιθώματα θαλάσσιων υπολειμμάτων οργανισμών που είναι θαμμένοι σε ιζήματα στη βαθιά θάλασσα και σε απολιθωμένα κοράλλια, με κύρια εστίαση το στοιχείο Βόριο και τα ισότοπά του, ένα εργαλείο που χρησιμοποιείται για την ανακατασκευή του pH των ωκεανών και των συγκεντρώσεων CO2 της ατμόσφαιρας», εξηγεί η παλαιοκλιματολόγος. Πέραν των κοραλλιών, τα απολιθώματα, στα οποία θα βασιστεί η Δρ Αναγνώστου ονομάζονται foraminifera, τα οποία ήταν κάποτε μικροσκοπικά θαλάσσια πλάσματα που ζούσαν κοντά στην επιφάνεια του ωκεανού, των οποίων τα κοχύλια αποτυπώνουν τη χημική σύνθεση του θαλασσινού νερού στο οποίο ζούσαν.
Η Παλαιοκλιματολογία έχει διδάξει στους επιστήμονες ότι το κλίμα της Γης βρίσκεται σε μια δυναμική κατάσταση αλλαγής και ότι έχουν υπάρξει αρκετές εποχές παγετώνων καθώς και αρκετές περίοδοι υπερθέρμανσης του πλανήτη στην ιστορία της. Επιπλέον, οι επιστήμονες έχουν διαπιστώσει ότι υπάρχουν τόσο βραχύβιες όσο και μακροχρόνιες μεταβολές στο κλίμα. Ωστόσο, αυτές οι κλιματικές αλλαγές συνέβαιναν με πολύ πιο αργους ρυθμους στην ιστορια της Γης συγκριτικά με τη σημερινή κλιματική αλλαγή που είναι ταχύτατη.
«Εμείς δεν ασχολούμαστε τόσο με κλιματολογικές προβλέψεις αλλά με το πώς λειτουργεί η Γη ως σύστημα σε διαφορετικά κλίματα. Έχουμε δει ότι το κλίμα έχει διαφορετική ευαισθησία ανάλογα με την κατάσταση που επικρατεί (background state) και ότι για παράδειγμα, οι παγετώνες συνεργάζονται με το κλίμα», διευκρινίζει η επιστήμονας.
Στο έργο HighBorG η Ελένη Αναγνώστου θα χρησιμοποιήσει καθιερωμένες τεχνικές, καινοτόμες προσεγγίσεις αυτοματισμού, νέα θαλάσσια αρχεία και την εφαρμογή μοντέλων συστημάτων της Γης για την παραγωγή μοναδικών γεωλογικών ανακατασκευών σε κλίμακα χιλιετιών.
Η ίδια πριν από μερικά χρόνια έδειξε με βάση τα τρηματοφόρα από τον Ατλαντικό, τον Ινδικό και τον Ειρηνικό Ωκεανό, ότι η συγκέντρωση διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα ήταν ο κύριος μοχλός πίσω από τις παγκόσμιες κλιματικές αλλαγές που συνέβησαν από 53 έως 34 εκατομμύρια χρόνια πριν. Η μελέτη, η οποία δημοσιεύτηκε στο Nature και επεκτάθηκε στο Nature Comm. ήταν η πρώτη που αποκάλυψε τη σχέση μεταξύ διοξειδίου του άνθρακα (CO 2) και κλίματος κατά την περίοδο που είναι γνωστή ως «εποχή του Ηώκαινου», όταν οι παγκόσμιες θερμοκρασίες ήταν περίπου 14 °C υψηλότερες από σήμερα.
Τα αποτελέσματα υποστήριξαν την άποψη ότι το αυξημένο CO 2 προκάλεσε την ακραία ζέστη του πρώιμου Ηώκαινου, ότι η πτώση του επιπέδου του ήταν υπεύθυνη για την επακόλουθη ψύξη που τελικά οδήγησε στη δημιουργία των σημερινών πολικών παγόβουνων, αλλά και το ότι η σχέση μεταξύ θερμοκρασίας και διοξειδίου του άνθρακα αλλάζει όπως αλλάζει και το κλίμα. Αυτό ήταν ένα σημαντικό βήμα για την κατανόηση του αρχαίου κλίματος και βοήθησε τους επιστήμονες να προβλέψουν καλύτερα τη μελλοντική κλιματική αλλαγή, όπως φάνηκε και στην 6η έκθεση κλιματικής αλλαγής της Διακυβερνητικής Επιτροπής για την Αλλαγή του Κλίματος (IPCC).