Het Koude Oorlog-project dat klimaatwetenschap uit het ijs trok


In 1961 – het jaar voordat hij de anchorman werd voor CBS News – bezocht Walter Cronkite Camp Century, een ongebruikelijke militaire compound op de ijskap van Groenland. Carved onder de sneeuw en het ijs had Camp Century een hoofdstraat en prefab woningen voor 250 soldaten en wetenschappers – allemaal aangedreven door een kernreactor van een halve liter. Om daar te komen, heeft Cronkite een meerdaagse trek gehad vanaf de rand van de ijskap door "Wanigan" – een verwarmde, geïsoleerde aanhangwagen die is bevestigd aan een enorme Caterpillar-tractor die rijdt met de snelheid van een langzaam lopende mens.

Het rapport van Cronkite op de televisie was met wijd open ogen gebaseerd op de schaal en de durf van de basis – er waren puinhallen, een kerk en zelfs de knipploeg van een kapper genaamd Jordon. Toen Cronkite de commandant van Camp Century, Tom Evans, vroeg wat zijn doelstellingen waren, rammelden Evans drie: "De eerste is om het aantal veelbelovende nieuwe concepten van polaire constructie te testen. En de tweede is om een ​​echt praktische praktijktest te geven voor deze nieuwe kerncentrale. En, ten slotte, we bouwen Camp Century om een ​​goede basis te bieden, hier, in het binnenland van Groenland, waar de wetenschappers hun R & D-activiteiten kunnen voortzetten. "

Excerpted from Het ijs aan het einde van de wereld: een epische reis naar het begraven verleden van Groenland en onze gevaarlijke toekomst, door Jon Gertner. Koop op Amazon.

Willekeurig huis

Toen Evans met Cronkite sprak, wisten enkele onderzoekers en soldaten die bij Century werkten dat zijn antwoord niet helemaal openhartig was. Er was nog een ander project in het kampement waar Evans niet over sprak. In loopgraven onder het ijs ongeveer een kwart mijl van het hoofdkamp, ​​bewoog een ingenieur van het Legerkorps in het geheim massieve stukken ruwijzer op een plateauto-wagen – duizenden kilo's ruw metaal, bedoeld om het gewicht van een ballistische raket met een gemiddeld bereik te benaderen.

Vele tientallen jaren later, lang nadat Camp Century was verlaten, zou aan het licht komen dat het Amerikaanse leger een iets voorstelde dat het Iceworm-systeem werd genoemd: een nucleair arsenaal van 600 ballistische raketten, getraind in de Sovjet-Unie, die constant in beweging zouden zijn door spoor onder de ijskap van Groenland. Iceworm is nooit gebouwd. Het leger begreep al snel dat Camp Century gedoemd was. In het beste geval zou het 10 jaar duren, erkende ze, op welk punt de deklaag van sneeuw op het dak zou duwen, de muren zou samendrukken en het aldus zou vernietigen.

Camp Century was een perfect voorbeeld van paranoia in de Koude Oorlog en excentriciteit: een onwaarschijnlijk buitenstaander dat duur was om te bouwen, moeilijk te onderhouden en onplezierig om van binnen te leven. De ironie was dat Camp Century ook de locatie was van een geïnspireerd en historisch technisch experiment. Het was toevallig een experiment waar het Amerikaanse leger niet zoveel om gaf. In feite zou het belang van het onderzoeksproject dat in Camp Century wordt uitgevoerd, al tientallen jaren niet echt worden begrepen.

Het was daar, in een grot die zich tientallen meters onder het oppervlak van sneeuw en ijs bevond, dat wetenschappers een nieuwe methode perfectioneerden waarmee ze de geschiedenis van de aarde konden lezen. Een klein aantal glaciologen was al tot het inzicht gekomen dat de ijskap waarschijnlijk een bevroren archief bevat met gebeurtenissen en temperaturen die al lang geleden plaatsvonden – dat het op een nog te ontcijferen manier gecodeerd was, met een code naar het verleden.

Deze code zat opgesloten in het ijs te midden van de sneeuwkristallen die duizenden jaren daarvoor waren gevallen. De werkvooronderstelling was dat je door in het ijs te boren, een monster kon trekken – een cilinder met ijs dat bekend werd als een kern – en laboratoriumhulpmiddelen kon gebruiken om mysteries uit het verleden te ontrafelen. Hoe dieper je boorde, hoe verder je terugging in de tijd.

"Het leger liet ons toe om met hen te freeloaden", herinnert Chet Langway, de geoloog die verantwoordelijk was voor het catalogiseren en analyseren van de ijskernen in Camp Century. En aangezien het leger het uiterlijk bewaarde dat het kamp bestemd was voor wetenschappelijk onderzoek in plaats van voor nucleair raketonderzoek, verwelkomden ambtenaren in Camp Century het vooruitzicht bezoekers te laten zien wat de bevers deden. Cronkite bezocht de vroege stadia van het boorproject. "We waren een beetje een dekking, als je wilt," zei Langway, hoewel het doel van zijn team – het fundament te bereiken – heel serieus was.

Het meesterbrein van het experiment in Camp Century was een keurige en soms prikkelbare voormalig professor genaamd Henri Bader. Sinds het midden van de jaren 1950 werkte Bader als hoofdwetenschapper bij de onderzoeksafdeling voor sneeuw-, ijs- en Permafrost-onderzoek van het Army Corps, ook wel SIPRE genoemd. Net als Camp Century was deze kleine organisatie een product van de Koude Oorlog.

In een nieuwe wereldorde waar de Verenigde Staten in concurrentie stonden met de Sovjet-Unie, bestond het geografische gebied dat de twee superkrachten scheidde uit een uitgestrekte bevroren woestenij op de top van de wereld. SIPRE is opgericht om het leger te helpen bij het beheren van zijn troepen in die bevroren afvalgebieden – om de eigenschappen van sneeuw en ijs te onderzoeken, zodat mannen en vrouwen die naar het verre noorden zijn ingezet beter kunnen vechten, beter bewegen, beter kunnen werken.

Een man van gemiddelde lengte met een sikje en dunner wordend, gekamd haar, Bader rookte zwaar en droeg een intimiderende lucht die grensde aan heerszucht. Hij was een genie in het vermengen van de praktische behoeften van het leger met zijn eigen nieuwsgierigheid en doelen. Voor Bader beloofde de gelaagde ijskap om een ​​jaar-na-jaar verslag van de klimatologische en atmosferische geschiedenis vast te leggen, wat betekent dat als men kon achterhalen hoe de precieze temperaturen in deze lagen te lezen, men zou vinden (zoals Bader het stelde) "a schatkamer. "

Net zo belangrijk, de lagen waren afgezet: alles in de atmosfeer van de aarde was daar neergezet samen met de sneeuw die in ijs veranderde. In theorie betekende dit dat een ijskern die diep in de ijskap ligt, veelbetekenende overblijfselen zou bevatten van, bijvoorbeeld, het begin van de industriële revolutie, en bewijs zou bevatten van hoe atmosferische gassen en vervuiling in de loop van de tijd intensiveerden.

Een ijskern kan eveneens sporen van as bevatten die de aarde bedekten na de vulkanische explosies van Krakatoa in Indonesië (in 1883) of misschien zelfs de Vesuvius, nabij Pompeii (in 79 AD). En te oordelen naar hoe dik het midden van het ijs in Groenland leek te zijn, zou het record veel verder kunnen gaan.

Bovendien zaten er luchtbellen in de ijskap. Aan het eind van de jaren 40 en vroege jaren 1950 werkte Bader aan bellen in enkele vroege ijskernen die in Alaska werden geboord. "Hij zag dat de bubbels onder druk stonden", herinnert zijn SIPRE-collega Carl Benson zich. "Nu, de bubbel registreert de atmosfeer op het moment dat de luchtbel is afgesloten. En met andere woorden, deze kleine bubbels in het ijs hebben een geschiedenis van hoe het klimaat toen was. Hij wist dit. We wisten dit, maar het was een kwestie van: hoe meet je het? "

Bader verwachtte niet snel antwoorden te vinden. Maar hij zag dat de extractie van wat hij 'diepe kernen' van de ijskap noemde, de eerste stap zou zijn naar het ontsluiten van die geheimen. De boorgroep maakte enkele testgaten, met gemengde resultaten, in 1961 en 1962. De inspanning om van boven naar beneden te gaan, begon serieus in oktober 1963. Bader schatte dat de afstand ongeveer anderhalve kilometer lag. Hij verwachtte dat het boorteam in de loop van vier maanden dicht bij de bodem zou komen.

Booreilanden dat zijn aangepast om ijskernen te herstellen zijn fantastisch ingewikkelde constructies. Om goed te werken, moeten deze machines een mijl of twee door een smal gaatje gaan, stukje bij beetje in het ijs graven. Tijdens dit proces moet een lengte van de kern – een cilinder van ijs ergens van 3 tot 10 voet – veilig uit de ijskap worden gesneden, vastgegrepen, doorgesneden en met een lier naar de oppervlakte worden getrokken. Dan moet de boor teruggaan en dieper snijden. Voor de Camp Century-boring stelde Henri Bader voor een nieuw soort boor te maken, een boor die een hol thermisch bit zou gebruiken – een hete ring van metaal die het ijs smolt terwijl het naar beneden ging en lange cilinders van de ijskern produceerde .

Het ijs in rigoureuze volgorde houden is net zo belangrijk als een goede oefening. Als een team de volgorde waarin de kernen uit het ijs kwamen, uit het oog verloor, konden de wetenschappers de klimaatgeschiedenis uit het oog verliezen en hun hele experiment in gevaar brengen. Om die reden werden op de meeste zomerdagen in de vroege jaren zestig de kernen die in de boortoren van Camp Century aan de oppervlakte kwamen, zorgvuldig in zakken gedaan en gelogd en opgeslagen in kartonnen buizen op rekken tegen de muur.

Maar voordat ze werden opgeborgen, zou Chet Langway ze meestal van dichtbij aan een tafeltje bekijken. Kernen die van dichterbij kwamen, vertoonden seizoensstrepen en soms zakken bevroren stof, die resten van een oude vulkaanuitbarsting of stofstorm suggereerden. Maar toen de boor verder naar beneden reikte, waren de kernen minder duidelijk gemarkeerd met jaarlagen.

Bovendien kon Langway zien dat sommige kernen wazig op de oppervlakte kwamen en beladen waren met bellen, lijkend op cilinders van bevroren melk, terwijl dieper ijs helderder werd als glas, om een ​​paar weken later wazig te worden als gassen die onder enorme druk waren geweest in de ijskap coalescorde terug in bubbels. Een deel van het troebele, bruisende ijs kan net zo fragiel zijn als kristalglaswerk. Minuten nadat hij uit de kernloop van de boor was gehaald, kon Langway zien dat deze breekt en het knetteren hoort, omdat de lucht binnenin "ontspannen" is als reactie op de drukveranderingen aan de oppervlakte.

Herb Ueda was meestal de technicus die verantwoordelijk was voor het dagelijkse boorwerk. Normaal zou hij in april naar Camp Century vliegen en daar blijven tot september. Door zijn eigen beoordeling was zijn familie vuilarm. Hij groeide op in het noordwesten en werkte vaak als arbeider naast zijn ouders in akker- en boomgaarden. Na de aanval op Pearl Harbor in december 1941 werden Ueda en zijn familie door de Amerikaanse regering gedwongen om van het Tacoma, Washington, gebied naar Idaho, te verhuizen naar een interneringskamp voor Japans-Amerikanen. Drie jaar lang woonde zijn gezin in een concentratiekamp met prikkeldraad en ongeveer 9.000 andere Japans-Amerikanen.

Ueda eindigde niettemin op de middelbare school, werd opgeroepen en diende in het Amerikaanse leger. Daarna volgde hij een graad in werktuigbouwkunde aan de universiteit van Illinois. Hij was 29 en ging op zoek naar werk in Chicago, toen hij tijdens een sollicitatiegesprek werd gebeld door "een soort sneeuw- en ijzellaboratorium." Het was SIPRE. De volgende zomer vloog Ueda naar Groenland en leerde gaten boren in ijs.

Ueda was veel minder gefocust op wat de kernen zouden zeggen over de geschiedenis van de aarde dan hoe ze uit de ijskap te krijgen. Hij kende al snel elke gril en probleem van het booreiland. Het was traag en moeilijk werk, en Ueda werd meer en meer gefrustreerd door de thermische boor. Gemiddeld smolt het door de ijskap op slechts ongeveer 1 inch per minuut.

In 1964, op een excursie naar Oklahoma, ontdekten verschillende ingenieurs van het Army Corps een oud booreiland. "Ze vonden het verlaten, ergens in een korenveld," herinnerde Ueda zich. "De eigenaar bood aan ons het te verkopen voor $ 10.000, dus we kochten het en we hebben het aangepast om in ijs te werken." Deze "elektrodrill" werd in het voorjaar van 1965 door de lucht naar Camp Century verscheept.

Het was een lompe machine – 83 voet lang en een gewicht van 2.650 pond, exclusief de boortoren en 8.000 meter dikke kabel die de stabiliteit en kracht van de boor leverde. Aan de punt had de elektrodril een holle, ronde snijbeitel bezaaid met diamanten die roteerden met een snelheid van 225 omwentelingen per minuut. "We kregen kernen 20 voet lang met deze boor," herinnert Ueda zich van de zomer van 1965. "En dus kun je zoveel diepte bedekken als dat. Op een goede dag konden we meer dan 100 voet doen. "

Het boormechanisme verwijderde nauwgezet cilinders van ijs. Hoe dieper hij afdaalde, hoe verder hij terugging, hoe lang het ging. Secties van de kernmonsters werden geëxtraheerd en getagged volgens diepte voor latere analyse.

Herb Ueda

Nu ging Ueda snel. Dit was een beetje nodig aanmoediging, want aan het einde van de zomer begon Camp Century om hem heen in te storten. In de loopgraven verzachtte en destabiliseerde de hitte van gebouwen, mensen en machines de vloeren en muren. De hoofdstraat – de brede geul die door het midden van het kamp liep – was ingesloten door wat Langway zich herinnert als smerig wit drijfzand.

Tegelijkertijd kwam sneeuw op het 40 meter hoge oppervlak boven de oppervlakte en dreef het plafond naar beneden. Om in Camp Century te leven, hadden bewoners altijd hun angst voor een catastrofale ineenstorting moeten beheersen. Maar het werd erger. Maar liefst 50 mannen waren dienst en hadden de taak om te scheren en de wanden en plafonds te trimmen – meestal met kettingzagen – om de levensvatbaarheid van het kamp te behouden. Het was een verloren strijd.

In de late lente van 1966 keerde het team terug naar Trench 12 en startte de elektrodrill. Hun kernboorwerk was nog steeds hetzelfde: snijden, vastgrijpen, snijden; trek de kern op voor capture en analyse; herhaling. Op 4 juli 1966 raakten ze gesteente op 4.450 voet. Er bestaat een foto vanaf de dag dat Ueda de bodem bereikte: hij droeg legerbenen en een geïsoleerde hoed en stond naast een lange cilinder van ijs en rots die vanuit een boorhuls naar een trog is geschoven voor observatie. Hij ziet er redelijk verbaasd en ook opgelucht uit. Ueda zou later herinneren dat het de meest bevredigende minuut in zijn carrière was. Het had zes jaar geduurd om daar te komen.

Om de prestatie te vieren, namen sommige mannen van Century een klein stuk ijs van een kern dat ongeveer uit de geboorte van Christus dateerde en de gelegenheid proostte door het in een glas Drambuie te doen.

De zomer van 1966 markeerde het laatste seizoen van Camp Century als legerbasis. De kernreactor zou uiteindelijk worden verplaatst naar de States, maar het werd voor het eerst teruggenomen naar de militaire basis in Thule, 140 mijl verderop, samen met de wanigans, tractoren en vrachtwagens van Camp Century. Maar bijna al het andere werd achtergelaten in de loopgraven van Camp Century: geprefabriceerde hutten die dienden als slaapzalen en troephallen, tafels, stoelen, gootstenen, matrassen, stapelbedden, urinoirs, de biljarttafel. Afvalproducten uit het kamp – menselijk rioolwater, diesel, giftige chemicaliën zoals PCB's en radioactief koelmiddel uit de reactor – bleven ook achter.

De veronderstelling was dat alles snel zou worden verpletterd door de overbelasting van sneeuw. En daarna zou het voor altijd in de ijskap worden opgesloten.

Chet Langway, de wetenschapper van de ranglijst, verliet Camp Century met meer dan duizend ijskernen. Na verloop van tijd zouden ze het enige blijken te zijn van aanhoudende waarde die voortkwamen uit het vreemde Camp Century-experiment van het leger. Hij gebruikte legertransportvliegtuigen om het ijs naar een vriezer te vervoeren in de buurt van Hanover, New Hampshire, waar hij nu aan het werk was.

Langway ging de wereld rond op zoek naar hulp bij het interpreteren van de gassen en sporen van bewijs in de Camp Century-kernen. Een van zijn eventuele wetenschappelijke partners was al gefascineerd geraakt door het werk in Groenland. In 1964 had een Deense wetenschapper, Willi Dansgaard genaamd, Camp Century bezocht met een aantal collega's uit Kopenhagen om een ​​scheikundestudie op de ijskap uit te voeren. Dansgaard bereikte tijdens zijn reis nooit echt de boorgreppel. Ook ontmoette hij op dat moment niet Langway of Herb Ueda. Hij werd door een van de militaire officieren van het kamp op de hoogte gebracht dat hij niet bevoegd was om het boorproef-experiment te observeren.

Maar alleen al het horen ervan heeft zijn obsessie voor zijn potentieel aangescherpt. In zijn dagboek schreef Dansgaard: "Wat een schande … Wat de Amerikanen gaan doen met de ijskern is onbekend." Later, terug in Denemarken, mijmerend over het boorexperiment, concludeerde hij dat het ijs van de Camp Century "een wetenschappelijke goudmijn voor iedereen die er toegang toe kreeg. "

In 1966, toen hij hoorde over de voltooiing van de boortoren, schreef hij Chet Langway een brief en stelde voor een analyse van het ijs te doen. Een van Dansgaards studenten zou later zeggen: "Die brief is de geboorteakte van ijskernklimaatonderzoek."

IJsgeleerden zijn rechercheurs in hart en nieren. Dansgaard was op dat moment een van de pioniers van het meten van zuurstofisotopen. Dit zijn de natuurlijk voorkomende variaties die uitwijzen of een zuurstofatoom zes of acht neutronen in zijn kern heeft. De verschillen worden uitgedrukt door de prevalentie in een watermonster van de zwaardere en zeldzamere isotoop te vergelijken (18O) voor de lichtere en meer gebruikelijke isotoop (16O).

Dansgaard begon een deel van dit werk in 1952, toen hij regenwater verzamelde in zijn tuin met een bierfles en een trechter. Wat hij toen begon te begrijpen was dat warm weer stormen vocht produceren met een hoger percentage "zwaar" 18O dan bij koud weer. Hij maakte een verdere sprong en concludeerde al snel dat de temperatuur van een wolk mee bepalend is voor de hoeveelheid 18O in de sneeuw of regen die het produceert. In essentie:

Hogere temperatuur = een hogere concentratie van 18O in H2O

Lagere temperatuur = een lagere concentratie van 18O in H2O

Dansgaard veronderstelde dat dit het mogelijk maakte om de zuurstofmake-up in het water van oud ijs te verbinden met het klimaat. Met andere woorden, als hij een monster uit een diepe ijskern had dat naar een geschat jaar kon worden gedateerd, zou hij waarschijnlijk de concentraties van 18O in het ijs. Dan kon hij naar de resultaten kijken en de temperatuur van de oppervlaktelucht onderscheiden op de dag dat de sneeuwvlokken op aarde vielen, zelfs als het 10.000 of 15.000 jaar geleden was.

De tool die hij hiervoor gebruikte, stond bekend als een massaspectrometer. Dansgaard maakte een ijsmonster door het met kooldioxide in een afgesloten verpakking te verwerken en vervolgens een deel van het mengsel in een kleine vacuümkamer te voeren. Het instrument – de massaspecificatie, zoals ze het in het lab noemden – bombardeerde het monster vervolgens met elektriciteit om zijn zuurstofmoleculen op te laden; eenmaal geladen, zou het monster dan kunnen worden gescheiden in de zwaardere en lichtere componenten door het door een magnetisch veld te leiden.

De fysica was complex, maar de uitkomst was simpel: in de machine konden de zware en lichte zuurstofisotopen van het ijsmonster worden gedetecteerd en hun concentraties worden gemeten.

"Ik bood aan om de hele ijskern van boven naar beneden te meten," herinnerde Dansgaard zich van zijn aanbieding uit 1966 aan Langway en Langway was het er snel mee eens. Dansgaard en verschillende medewerkers vlogen van Kopenhagen naar New Hampshire. De mannen sneden 7.500 monsters van de Ice-kern van Camp Century en brachten ze terug naar Denemarken, waar Dansgaard technici had die lange uren werkten in zijn massa speclab.

Uit die grote ijsberg formuleerde hij zijn eerste onderzoek. Op 17 oktober 1969 publiceerden Dansgaards team en Langway de resultaten in het tijdschrift Wetenschap, getiteld "One Thousand Centuries of Climatic Record from Camp Century on the Greenland Ice Sheet." Dansgaard creëerde een grafiek waarin de zuurstofisotopen worden getraceerd – en in feite het klimaat – ongeveer 100.000 jaar terug.

Langway herinnert zich: "Toen Willi dat maakte, schokte hij de wereld. Omdat een van de moeilijkste dingen om naar te kijken de temperaturen uit het verleden zijn. Hoe krijg je die informatie? Je kunt het niet krijgen door koolstofdatering. Het werkt niet. Maar het kan met gassen in ijs, als je een tag op hun leeftijd hebt. "

In de Wetenschap artikel, Dansgaard schreef: "Het lijkt erop dat ijskerngegevens veel meer, en directere, klimatologische details verschaffen dan enige tot dusver bekende methode." Het was niettemin duidelijk dat zijn studie niet perfect was. Veel delen van de ijskern waren moeilijk te lezen en het leek erop dat chaotische temperatuurverschillen het aardklimaat op verschillende punten kenmerkten in de periode die zich uitstrekte van 10.000 tot 15.000 jaar vóór het huidige tijdperk.

Dit zou ongeveer de tijd geweest zijn dat de aarde opkwam uit de laatste ijstijd. De periode van wilde, zwaaiende indicatoren had wat geluid in het klimaatsignaal kunnen zijn, dwalende informatiepulsen die niet letterlijk genomen hoefden te worden, want ze zouden kunnen zijn ontstaan ​​in ijs dat over hobbels in het vasteland van Groenland was gestroomd en gevouwen.

Anderzijds kan het in onze tijd een suggestie zijn voor iets anders dat van groot belang is: dat klimaat snel en drastisch kan veranderen.


Overgenomen met toestemming van het nieuwe boek Het ijs aan het einde van de wereld: een epische reis naar het begraven verleden van Groenland en onze gevaarlijke toekomst, door Jon Gertner. Gepubliceerd door Random House, een impressie van Random House, een divisie van Penguin Random House LLC, New York, Copyright © 2019 door Jon Gertner. Alle rechten voorbehouden.


Wanneer u iets koopt met behulp van de winkellinks in onze verhalen, kunnen we een kleine affiliate commissie verdienen. Lees meer over hoe dit werkt.


Meer Great WIRED Stories