ליבת קרח
מידע מליבת הקרח > תיארוך

סוגים רבים ושונים של ניתוחים מבוצעים על ליבות קרח, כולל ספירת שכבות חזותית, בדיקות מוליכות חשמלית ותכונות פיזיקליות, ומבחני הכללת גזים, חלקיקים, רדיונוקלידים (Radionuclide) וצורונים כימיים מולקולריים שונים. כדי שתוצאות בדיקות אלה יהיו שימושיות בשחזור של סביבות קדומות (palaeoenvironments), צריכה להיות דרך לקבוע את הקשר בין עומק הקרח וגילו. הגישה הפשוטה ביותר היא לספור שכבות קרח התואמות את שכבות השלג השנתיות המקוריות, אך זה לא תמיד אפשרי. חלופה היא לדגם את הצטברות הקרח ואת זרימתו כדי לחזות כמה זמן לוקח לשלג שירד להגיע לעומק מסוים. שיטה נוספת היא לתאם רדיונוקלידים או ליצור תואם (קורלציה) בין גזים אטמוספיריים ולוחות זמנים אחרים כגון מחזוריות באלמנטי המסלול של כדור הארץ.
קושי נוסף בתארוך ליבת קרח הוא בכך שגזים יכולים לעבור פעפוע בשכבת הקרח (firn), ולכן הקרח בעומק נתון עשוי להיות עתיק באופן משמעותי יותר מאשר הגזים הלכודים בתוכו. כתוצאה מכך ישנן שתי כרונולוגיות לליבת קרח נתונה: אחת לקרח ואחת לגזים הכלואים. כדי לקבוע את הקשר בין השניים, פותחו מודלים לגבי העומק שבו נלכדים גזים במיקום נתון, אך תחזיותיהם לא תמיד הוכיחו אמינות. במקומות עם ירידת שלגים מעטה מאוד, כמו ווסטוק, חוסר הוודאות לגבי ההבדל בין גילאי קרח וגז יכול להיות בטווח של מעל 1,000 שנה.
הצפיפות והגודל של הבועות שנלכדו בקרח מספקים אינדיקציה לגודל הגביש בזמן שנוצרו. גודל הגביש קשור לקצב הגדילה שלו, קצב אשר בתורו תלוי בטמפרטורה, כך שניתן לשלב את תכונות הבועות עם מידע על קצב הצטברות וצפיפות שכבת הקרח (firn) כדי לחשב את הטמפרטורה בה נוצרה השכבה.
ניתן להשתמש בתיארוך פחמן-14 על הפחמן בתוך הפחמן הדו-חמצני (CO2) הכלוא. בשכבות הקרח בקוטב יש בערך 15–20 µg של פחמן בצורה של CO2 בכל קילוגרם קרח, וייתכנו גם חלקיקי קרבונט מאבק שנישא ברוח (לס). ניתן לבודד את הפחמן הדו-חמצני באמצעות ביצוע תהליך של סובלימציה – המראה – של הקרח בחלל ריק, תוך שמירה על טמפרטורה נמוכה מספיק כדי למנוע מהלס לאבד פחמן. יש לעשות תיקון של התוצאות באופן שמתחשב בנוכחות 14C (פחמן 14) המיוצר ישירות בקרח על ידי קרניים קוסמיות, וכמות התיקון תלויה מאוד במיקום ליבת הקרח. תיקונים ל-14C בבדיקות גרעיניות משפיעים פחות על התוצאות. פחמן בחומר חלקיקי ניתן לתארוך גם על ידי הפרדה ובדיקה של הרכיבים האורגניים המסיסים-במים שבאבק. הכמויות הקטנות מאוד שבדרך כלל נמצאו דורשות שימוש ב-300 גרם קרח לפחות, מה שמגביל את יכולת הטכניקה לקבוע גיל במדויק לליבה עמוקה.
בדרך כלל ניתן לסנכרן לוחות זמנים של ליבות קרח מאותו חצי כדור באמצעות שכבות הכוללות חומר מאירועים וולקניים. קשה יותר לחבר את לוחות הזמנים בהמיספרות שונות. ניתן לזהות את אירוע לשמפ (Laschamp event), ההיפוך הגאומגנטי (Geomagnetic excursion) שחל לפני כ-40,000 שנה. אירוע לשמפ היה היפוך קצר, או הטיה קצרה, של השדה המגנטי של כדור הארץ, אירוע שהתרחש בתקופה שבין 42,200 ל-41,500 שנים לפני זמננו, אחרי אמצע עידן הקרח האחרון.
הרחק מאותה נקודה, מדידות של גזים כגון CH4 (מתאן) ניתנות לשימוש לשם חיבור הכרונולוגיה של ליבת גרינלנד (למשל) עם ליבת אנטארקטיקה. במקרים בהם הטפרה הוולקנית שזורה בקרח, ניתן לתארך אותה בתארוך ארגון-ארגון (Argon–argon dating) (אנ') וכך לספק נקודות קבועות לתארוך הקרח. תארוך אורניום-תוריום שימש גם הוא לתארוך ליבות קרח. גישה נוספת היא להשתמש בטכניקות הסתברות בייסיאנית כדי למצוא את השילוב האופטימלי של מספר תיעודים בלתי תלויים. גישה זו פותחה בשנת 2010 ומאז הפכה לכלי תוכנה, דייטאייס (DatIce).
הגבול בין אירוע ההכחדה של הרביעון (Quaternary extinction event) (אנ') לבין ההולוקן, לפני כ-11,700 שנה, מוגדר כעת רשמית בהתייחס לנתונים הידועים לגבי ליבות קרח גרינלנד. הגדרות פורמליות של גבולות סטרטיגרפיים מאפשרות למדענים במקומות שונים לתאם את ממצאיהם. לרוב מדובר בתיעוד מאובנים, שאינם קיימים בליבות קרח, אך לליבות יש מידע פליאוקלימטי מדויק שמאפשר ליצור תיאום מקורב בין תיעוד זה לבין תיעוד מאירועי אקלים אחרים.
תיארוך שכבות הקרח הוכיח את עצמו כמרכיב מרכזי בתארוך אירועים פליאוקלימטיים. לדברי הגאולוג ריצ'רד אלי (Richard Alley), "במובנים רבים, ליבות קרח הן 'אבני הרוזטה' המאפשרות פיתוח רשת עולמית של רשומות פליאוקלימטיות מתוארכות באופן מדויק תוך שימוש בגילאים הטובים ביותר שנקבעו בכל מקום על פני כדור הארץ".
מייקל מאן, מלקולם יוז ובראדלי ריימונד שחזרו את הטמפרטורה העולמית ב־2,000 השנה האחרונות באמצעות עדויות שנאספו מטבעות עצים וליבות קרח ויצרו את הגרף המכונה "גרף מקל ההוקי".