Несмотря на то, что лёд — это вода в твёрдом агрегатном состоянии, он позволяет изучать климат нашей планеты в разные периоды её существования. Самый интересный для таких целей материал находится в Антарктиде — именно там на глубине почти 4 км российские учёные обнаружили лёд возрастом 800 тысяч лет.
Его изучение позволяет получить данные о климате прошлого, что, в свою очередь, помогает исследователям при построении климатических моделей, описывающих, как будет меняться температура воздуха в будущем.
Антарктическая станция «Восток», работающая с 1957 года, — одно из «месторождений» такого древнего льда. Проводя изотопный анализ кернов, полученных при бурении льда, под толщей которого скрывается самое крупное в Антарктиде озеро, учёные измеряют содержание в них углекислого газа. Это необходимо для того, чтобы понять, насколько сильно влияло его содержание в воздухе в прошлом на колебания температуры воздуха сейчас.
Антарктида — зона сухого снежного ледообразования, в процессе формирования льда на этом материке вода не участвовала никогда, ведь даже летом температура здесь не поднимается выше −30°C. Поэтому лёд образуется из снега, который на протяжении тысяч лет медленно спрессовывается под действием силы тяжести, при этом в твёрдом веществе в виде пузырьков остается воздух — фактически, образцы древней атмосферы, которые помогают узнать содержание углекислого газа в воздухе прошлых эпох.
Благодаря льду из антарктического озера Восток учёным удалось выяснить, как менялся климат Земли в течение последних 800 тысяч лет. Заглянуть ещё глубже в прошлое не получилось, так как более древнего льда на планете пока что не обнаружено. Но скорее всего, он есть. Изучив ледовый керн, исследователи установили, что примерно раз в 100 тысяч лет на планете происходит быстрый подъём температуры — интенсивное потепление, а затем медленное остывание и довольно длительный очень холодный период. Потом снова подъём — и снова длительное остывание. Это связывают прежде всего с предположением учёного Милутина Миланковича о том, что наступление ледниковых периодов можно соотнести с регулярными изменениями земной орбиты.
Исследования льда проходят в полевых условиях или же в лабораториях институтов. Здесь всё зависит от целей. Например, кристаллографам интересен материал «как он есть». Они делают тонкий (тоньше миллиметра) шлиф льда, который удобно рассматривать в поляризованном свете. Микробиологи изучают бактерии, сохранившиеся во льду. Также можно привезти лёд в замороженном виде, расплавить непосредственно перед анализом и уже после этого исследовать в масс-спектрометре, чтобы измерить, например, концентрацию тяжёлых изотопов в воде. Это помогает определить температуру, при которой формировались осадки, а значит, и реконструировать климат.