Pécskay Zoltán
Egy jéggel fedett világ rejtett kincsei
Tudományos expedíció az Antarktiszon

Bizonyára minden kutatónak a tudományos pályáján van valamiféle féltve őrzött álma, amit valamikor a munkája során szeretne valóra váltani. Ez nem a mindennapi feladatokra vonatkozik, hanem egy izgalmas, nehezen megoldható, és általában még mások által nem érintett problémával kapcsolatos téma. Aztán ha egyszer megadatik egy ilyen élmény a természetet szemlélő ember életében, hogy közelébe kerül az elképzelt csodának, akkor minden erejével és tehetségével azon dolgozik, hogy minél alaposabban feltárja a bonyolult rendszer rejtett titkait. Ha a kutatások általános céljának a megfogalmazására gondolunk, akkor mindenképpen egy ilyen küzdelmes, rengeteg bizonytalansági tényezőt magában hordozó, de végeredményét tekintve egyértelműen a megismerést szolgáló törekvést kell magunk előtt látni.

E cikk szerzőjének abban a rendkívüli lehetőségben volt része, hogy magyar kutatóként részt vegyen a lengyel tudományos expedíció munkájában az Antarktiszon.

Az Arctowski Lengyel Sarkkutató Állomás elhelyezkedése
a King George-szigeten

Nyilvánvalóan sok olvasóban felvetődik a kérdés, hogyan jut el a debreceni Atommagkutató Intézet kutatója az antarktiszi King George-szigeten található lengyel kutatóbázisra. 

Az Arctowski Lengyel Sarkkutató Állomás távlati képe

Terepi munkánk szálláshelye a „vendéglátóink” társaságában.
A fókák kedvelik az emberi közösséget

A XX. század elejéig a kronológiai vizsgálatok lényegében kőzettani és a biosztratigráfiai adatokra hagyatkoztak, következésképpen a földtani események történeti leírásához csak relatív időskálát lehetett hozzárendelni. A természetes radioaktivitás felfedezése olyan „órát” adott a kezünkbe, amely lehetővé tette a radiometrikus kormeghatározási módszerek kidolgozását, és széleskörű alkalmazását. Érthetően a radiometrikus módszerek áttörést jelentettek a geológiában, mivel a megfelelő kőzet-, illetve ásványmintákon végzett kormeghatározások alapján már számokkal kifejezve, „abszolút földtörténeti időskálán” lehetett a földtani események korát rögzíteni.

A K/Ar módszer egyike a természetes radioaktivitáson alapuló földtani kormeghatározási módszereknek, amelynek alapgondolata az, hogy például a magmás tevékenységet követő lehűlési folyamatban a keletkező vulkáni kőzetekbe atmoszférikus izotópösszetételű argon épül be, majd a teljes megszilárdulás után (a rendszer bezáródása) a 40K radioaktív bomlásából keletkezett, ún. radiogén argon (40Arrad) már a kőzetben marad és idővel felhalmozódik. A lehűlés után keletkező 40Arrad az atmoszférikus eredetű 36Ar mérésével megkülönböztethető az atmoszférikus eredetű 40Ar-tól. Tehát a vizsgált földtani esemény korának (pl. tűzhányó tevékenység időpontja) meghatározásához – a radioaktív bomlás törvénye ismeretében levezethető koregyenlet alapján – a vizsgált kőzetminta káliumtartalmának és 40Arrad mennyiségének pontos ismerete szükséges. Jogos a következő kérdésnek a felvetése, hogy vajon minek köszönhető a K/Ar módszer rendkívüli „népszerűsége”, világszerte elterjedt rendszeres alkalmazása? Ez egyrészt azzal magyarázható, hogy a káliumnak, mint fő kőzetalkotó elemnek a nagy gyakoriságából adódóan sokféle kőzet-, illetve ásványtípus esetében alkalmazható. Következésképpen számos földtani probléma (pl. vulkáni tufaszórás idejének meghatározása, mélységi magmás test kiemelkedésének időbeli rekonstruálása, gazdasági szempontból jelentős érctelepek kialakulásának kora, szénhidrogén-telepek kialakulásának tér/időbeli vizsgálata, ősföldrajzi problémák vizsgálata, stb.) megoldható a K/Ar kormeghatározás segítségével. Másrészt a módszer egyik legfontosabb előnye, hogy az argon izotóparányában bekövetkező gyors változás miatt már „fiatalnak” mondható, néhány százezer éves földtani események is datálhatók a módszer alkalmazásával.

„Blue Dyke” feltárása a tengerparton

A „nagy utazás” előzményeként két tényezőt kell megemlíteni. Tudniillik, hogy Szalay Sándor akadémikus – az MTA Atommagkutató Intézet alapítója és hosszú éveken keresztül igazgatója – olyan széles látókörű, szemléletét tekintve korát sokszorosan meghaladó természettudós volt, akit nemcsak a magfizika és annak közvetlen alkalmazási lehetőségei foglalkoztatták, hanem elhivatott tudósként folyamatosan vizsgálta a kínálkozó interdiszciplináris kutatási lehetőségeket is. Ennek a törekvésnek a fényes bizonyítéka, hogy az 1970-es évek elején az ő javaslatára és érdemi támogatásával az Atommagkutató Intézetben létrejöhetett K/Ar kormeghatározási laboratórium.

Megjegyzem, az akkori pénzforrások hiánya miatt nem volt lehetőség a szükséges berendezések megvásárlására, viszont az MTA Atomki kedvező kísérleti hátterének és a megfelelő infrastruktúrájának köszönhetően helyileg megtörtént a műszerek tervezése és megépítése, majd a mérőberendezés nemzetközi hitelesítése után 1974-ben elvégezték az első kőzetminta K/Ar korának meghatározását.

A szerteágazó földtani problémák megoldásában való részvétel, és az egyre nagyobb területre kiterjedő kutatási programokban való sikeres közreműködés eredményeként a debreceni K/Ar laboratóriumnak meghatározó szerepe lett a nemzetközi geokronológiai kutatásokban. Ezt bizonyítja a világ több mint 120 kutatási intézményével létrejött tudományos együttműködés ténye.

Az 1990-es években a Magyar és a Lengyel Tudományos Akadémiák közötti tudományos együttműködés keretében nagyon sikeres kutatási programunk kezdődött a Pieniny-hegységben, amely folytatódott a sziléziai vulkáni területek vizsgálatával. A közös eredmények birtokában új perspektíva nyílt a laboratóriumunk számára akkor még szokatlan, de éppen ennek köszönhetően egy rendkívül izgalmas kutatási témába való bekapcsolódásra. 

Nevezetesen Krzysztof Birkenmajer lengyel akadémikus javaslatára – aki az Északi-sarkvidéken és az Antarktiszon 22 expedíciónak volt a résztvevője, illetve vezetője az elmúlt évtizedekben – a debreceni laboratóriumba kerültek az expedíciókon begyűjtött kőzetminták kormeghatározásra. A nemzetközi konferenciákon és folyóiratokban ismertetett eredmények pozitív fogadtatása következtében döntés született egy közös antarktiszi expedíció megszervezéséről, illetve lebonyolításáról.

Az 1960-as években folytatott brutális emberi tevékenység
szomorú emlékei

A szokatlan feladat terhével és a nagy kihívás tudatával közeledett a végtelenbe tűnő utazás időpontja.

Antarktisz (más néven Déli-sarkvidék) a déli szélesség 55. fokától délre fekvő kontinens. Az ötödik legnagyobb földrész, amely magába foglalja a szűkebb értelemben vett Antarktikát, valamint számos szigetet (Dél-Georgia- és Déli-Sandwich-szigetek, Déli-Orkney-szigetek, Déli-Shetland-szigetek). Területe mintegy 14 millió km2. Tekintettel arra, hogy éghajlata rendkívül száraz, a világ legnagyobb sivatagának is nevezik. A kontinens belseje gyakorlatilag élettelen, a felszínen lévő jégtakaró átlagos vastagsága meghaladja a 2000 métert, de esetenként megközelítheti az 5000 métert is. Ennek eredményeképpen az Antarktisz Földünk legmagasabb földrésze. A Föld jégkészletének 90%-a az Antarktisz jégtakarójában összpontosul, amely az édesvízkészlet 70%-át jelenti. Földi létünk tekintetében a jövőt illetően ennek óriási stratégiai jelentősége van.

A King George-sziget a nyugat-antarktiszi Déli-Shetland szigetcsoport legnagyobb tagja. A sziget felszínének több mint 90%-át jég borítja, a felszíni jégmentes területek, az ún. oázisok a partvidéken húzódnak. A változatos kutatási lehetőségek és a kiemelt stratégiai helyzet következtében számos állandó-, vagy időszakosan működő állomás épült fel a szigeten. A napjainkban folyamatosan működő kutatóállomások egynegyede a King George-szigeten található. Geológiai felépítését tekintve a King George-sziget a vulkanikus eredetű Shetland-szigetív része. A térségben a harmadidőszak elején kezdődött vulkáni tevékenység napjainkban is tart. A legismertebb tengerszint fölé emelkedő vulkáni szerkezet a Deception-sziget kalderája, amelynek utolsó jelentős kitörése 1969-ben volt. A King George-sziget 3 kilométeres vastagságot meghaladó vulkáni összletében az andezit, riolit és bazaltos kőzetek uralkodnak, de jelentős a piroklasztos eredetű vulkáni termékek és az intruzív magmás testeknek az előfordulása is. Az elsődleges vulkáni formák hiánya miatt az eredeti vulkáni szerkezeteknek a rekonstruálása komoly nehézségbe ütközik, tekintettel arra, hogy a harmadidőszaki eljegesedéskor a jég felszínformáló hatása következtében csak nagymértékben lepusztult, illetve szokatlan formák tanulmányozhatók a felszínen. Kivételt képez a holocénban született jégmentes Pingvin-sziget, ahol közvetlenül vizsgálható az összetett vulkáni szerkezet.

Csendélet a kutatóállomás szomszédságában. A képen látható skua az
állomás legrégebbi és leghűségesebb lakója, mivel a kutatóbázis alapítása óta nem hagyja el ezt a területet

Az Arctowski Lengyel Sarkkutató Állomást 1977-ben alapították az Admiralty-öböl partján, és azóta a Lengyel Tudományos Akadémia által folyamatosan működtetett kutatóbázis. A nyári időszakban maximálisan 70 fő tartózkodhat az állomáson, a téli időszakban pedig 10 fő jelenti az állandó személyzetet. A legfontosabb kutatási területek az alábbiak: oceanográfia, geológia, geomorfológia, glaciológia, meteorológia, klimatológia, geofizika és – mint legfontosabb kutatási terület – az ökológia. E cikk szerzője a geológiai kutatómunkában vett részt. A csoport feladata a terepi megfigyeléseken túlmenően az analitikai munkára alkalmas kőzetmintáknak a begyűjtése volt. A rendkívül változatos időjárási viszonyokra való tekintettel (különösen az erős szélviharok – 120–160 km/h – tekinthetők komoly veszélyforrásnak), ezért csak szigorú feltételek betartása mellett lehet az állomáson kívül tartózkodni. Hiszen a földtani feltárások csak kizárólagosan vízi úton, gumicsónakok segítségével közelíthetőek meg. Emiatt minden percet maximálisan ki kell használni, mivel gyakran előfordulhat, hogy napokig nem lehet elhagyni a kutatóbázist a zord időjárás miatt. Csapatunk szerencsésnek mondhatja magát, mert végül több mint 50 földtani feltárásból sikerült begyűjteni a reprezentatív kőzetmintákat. 2011-ben a lengyel kollegák visszatérhettek az Arctowski állomásra és befejezték az eredeti munkaterv szerinti mintagyűjtést. Jelenleg több mint 100 minta van előkészítve geokronológiai, kőzettan-geokémiai és geofizikai vizsgálatokra. Az előzetes mérési adatok alapján várható, hogy rövid időn belül sikerül megalkotni a King George-szigetének fejlődéstörténeti és geodinamikai modelljét. Ezek az adatok alapvetően hozzájárulnak az Antarktisz paleoklimatológiai eseményeinek pontosabb megismeréséhez is. 


Természet Világa, 143. évfolyam, 5. szám, 2012. május
http://www.termeszetvilaga.hu/ 
http://www.chemonet.hu/TermVil/