Crédito:Universidad de Copenhague
Delgada, A veces se observan capas parduscas de un espesor de aproximadamente un milímetro o dos en los núcleos de hielo blanquecinos / transparentes. Estas capas marrones consisten en material procedente de erupciones volcánicas.
Durante una erupción volcánica, gases, lava, rocas y diminutas partículas de ceniza están siendo expulsadas a la atmósfera. Las partículas más pequeñas son transportadas por el viento y transportadas con las masas de aire, hasta que las partículas caigan y cubran la tierra o la superficie del hielo con una fina capa de material volcánico. La ceniza que aterrizó en la capa de hielo de Groenlandia hace miles de años está enterrada bajo enormes cantidades de hielo hoy y solo se puede recuperar perforando núcleos de hielo largos.
Muchas de las partículas de ceniza en los núcleos de hielo son demasiado pequeñas para ser visibles a simple vista. La mayoría de las veces las partículas son solo una décima o una centésima de milímetro. Solo cuando hay una gran cantidad de partículas de ceniza en una capa, la capa será visible en el núcleo de hielo como una fina banda marrón, pero la mayoría de las capas volcánicas en los núcleos de hielo son invisibles debido a la pequeña cantidad de fragmentos de ceniza. Buscar estas capas de ceniza en un núcleo de hielo de tres kilómetros de largo puede parecer una tarea imposible. Sin embargo, esto es lo que hacen los investigadores del Centro para el Hielo y el Clima.
Una de las capas de ceniza más distintas de los núcleos de hielo de Groenlandia se ve a la derecha de este trozo de núcleo de hielo de 55 cm de largo. Es el 55, Capa de ceniza Z2 de 500 años, que se cree que se originó a partir de una enorme erupción en Islandia. Las mismas capas de ceniza también se encuentran en muchos núcleos de sedimentos de la región del Atlántico Norte, por lo tanto, la capa es un horizonte de referencia importante que se utiliza para vincular núcleos de hielo con otros núcleos de sedimentos de otros archivos del clima pasado. Crédito:Universidad de Copenhague
Las capas de ceniza volcánica se pueden utilizar como importantes horizontes de referencia que pueden vincular diferentes núcleos de hielo y otros archivos del clima pasado. La ceniza volcánica también contiene una huella química que permite rastrear de qué volcán se origina la ceniza, ya veces también qué erupción de un volcán en particular fue el origen. Es esta propiedad la que anima a los investigadores a buscar las diminutas partículas de ceniza que se esconden en los largos núcleos de hielo.
Identificación y análisis de cenizas volcánicas
Puede parecer una tarea imposible encontrar las capas de cenizas invisibles en un núcleo de hielo de tres kilómetros de largo, que consta de unas 20 toneladas de hielo. Afortunadamente, algo de ayuda está a la mano. Después de una erupción volcánica, la precipitación es a menudo ligeramente ácida debido a la presencia de ácido sulfúrico que proviene de la conversión de los gases sulfúricos volcánicos en la atmósfera. Las concentraciones de ácido relativamente altas conducen a una alta conductividad eléctrica del hielo. Es rápido y relativamente fácil medir la conductividad eléctrica del hielo, y los picos ácidos en el perfil medido se pueden utilizar como guías para saber dónde se esconden las diminutas partículas de ceniza. Las muestras de hielo generalmente se cortan alrededor de donde se encuentran los picos ácidos, pero desafortunadamente no hay garantía de que haya cenizas presentes, por lo que las muestras deben analizarse con mucho cuidado.
Una imagen de microscopio de barrido electrónico de una muestra de ceniza de un 55, Capa de ceniza de 500 años en el núcleo de hielo NGRIP. Los fragmentos de ceniza son las piezas más grandes que parecen cristales rotos. Los colores no son verdaderos. La barra blanca en la parte inferior izquierda representa 1/10 mm. Crédito:Universidad de Copenhague
Las muestras de hielo se derriten y centrifugan para verter el agua y mantener la pequeña cantidad de partículas de impurezas del hielo. La mayor parte del material es polvo arrastrado por el viento o arena de grano fino, a menudo procedente de los desiertos de Asia. Si hay fragmentos de ceniza, estos pueden identificarse visualmente en un microscopio óptico normal o en un microscopio de barrido electrónico.
Un fragmento de ceniza a menudo se puede identificar por su aspecto vidrioso y brillante, su forma particular y su transparencia. Las partículas son normalmente incoloras o ligeramente rosadas o parduscas, dependiendo de la composición química.
Después de la identificación de una capa de ceniza, el análisis químico puede comenzar usando una microsonda electrónica. Este instrumento funciona disparando un haz de electrones a la partícula de ceniza investigada. La composición química de los fragmentos se puede inferir de las longitudes de onda de los rayos X que se emiten desde la muestra. Los resultados químicos de buena calidad requieren que las muestras se preparen bien antes del análisis. Este proceso es muy laborioso. Todos los fragmentos que se van a analizar deben tener una superficie plana y lisa y deben estar al mismo nivel en relación con el cañón de electrones en la microsonda. Una forma de hacer esto es montar los fragmentos en una resina (epoxi) en un portaobjetos de vidrio y luego pulir la muestra con polvo de diamante de grano fino. La superficie de la muestra se está quitando y puliendo lentamente con el polvo de diamante duro. Se tiene cuidado de no pulir todos los preciosos fragmentos. Durante el pulido, Se utiliza un microscopio para comprobar si la superficie del fragmento es plana y lisa.
Cuando se haya determinado la composición química de los fragmentos, los resultados se comparan con los resultados del análisis de fragmentos similares en otros núcleos de hielo o sedimentos o con la composición de las cenizas encontradas in situ en el volcán responsable de la erupción.
