Wetenschappers van de International Union of Glaciology (IFJPAN) hebben ontdekt dat er significante verschillen zijn in de accumulatie van plutoniumisotopen op verschillende halfronden, en dat hun unieke afwijkingen verband houden met gebeurtenissen zoals de crash van het ruimtevaartuig Mars-96. Hun grootschalige onderzoek naar cryoliet op gletsjers bracht de sleutelrol van cryoliet bij het concentreren van radioactieve verontreinigingen aan het licht, wat ecologische zorgen opriep en aanleiding gaf tot verder onderzoek.
Een recent onderzoek door wetenschappers van het Instituut voor Nucleaire Fysica PAN biedt nieuwe inzichten in de accumulatie van plutoniumisotopen op gletsjers op het zuidelijk halfrond.
Door gletsjersedimenten te analyseren die zich op de gletsjer vormden en ophoopten, ontdekten de onderzoekers niet alleen significante verschillen in isotopenconcentraties tussen de twee halfronden, maar ook ongekende afwijkingen. Deze afwijkingen kunnen verband houden met gebeurtenissen zoals de crash van het ruimtevaartuig Mars-96.
Gletsjers zijn niet alleen een kenmerk van bergachtige landschappen, maar spelen ook een cruciale rol in de mondiale zoetwaterreserves. Smeltende gletsjers als gevolg van de opwarming van de aarde vormen echter een ernstige bedreiging. Deze bedreigingen omvatten de stijgende zeespiegel en de krimpende watervoorraden die cruciaal zijn voor de opwekking van waterkracht.
Bovendien laten gletsjers bij het smelten radionucliden en andere verontreinigende stoffen vrij die naar nabijgelegen ecosystemen kunnen migreren. Daar kunnen deze verontreinigende stoffen zich ophopen, in de voedselketen terechtkomen en mogelijk het milieuevenwicht verstoren.
Radioactieve elementen zijn in het milieu aanwezig als gevolg van natuurlijke processen en menselijke activiteiten. Kunstmatige radionucliden, zoals plutonium, komen voornamelijk in het milieu terecht door kernproeven, reactorongevallen of storingen in satellieten en ruimtesondes die radioactieve energiebronnen bevatten.
Deze materialen reizen voornamelijk door de atmosfeer en hopen zich op in verschillende ecosystemen, waaronder gletsjers, in de vorm van donkere sedimenten die kryoliet worden genoemd. Een typische kryolietgrot heeft een diameter en diepte van niet meer dan enkele tientallen centimeters. Aan de basis bevindt zich een donker sediment dat kryoliet wordt genoemd. Het bevat organische stoffen en verontreinigende stoffen, namelijk radionucliden, zware metalen, pesticiden, microplastics of antibiotica. Deze sedimenten kunnen een potentiële bedreiging vormen voor lokale ecosystemen.
Recent onderzoek door het Instituut voor Kernfysica van de Poolse Academie van Wetenschappen (IFJPAN) met behulp van nieuwe massaspectrometriemethoden heeft onderzoekers in staat gesteld een database op te zetten van plutoniumisotopen (238, 239, 240Pu) in gletsjers op het noordelijk en zuidelijk halfrond.
De geanalyseerde cryolietmonsters waren afkomstig van 49 gletsjers in negen regio's over de hele wereld, waaronder het Noordpoolgebied, de Alpen, de Himalaya en Antarctica. Het materiaal werd tussen 2000 en 2020 verzameld door een internationaal team van onderzoekers, gefinancierd door een project van het National Science Center.
"Dit is de eerste keer dat een dergelijke grootschalige analyse van plutoniumconcentraties in cryogene meteorietmonsters is uitgevoerd" - zei Dr. EdytaŁokas (IFJPAN), de initiatiefnemer en eerste auteur van het artikel gepubliceerd in het tijdschrift Science of the Total Environment.
De resultaten bieden unieke informatie over de accumulatie, verspreiding en oorsprong van plutoniumisotopen in gletsjers. De concentraties van 239+240 plutoniumactiviteit zijn veel hoger op het noordelijk halfrond dan op het zuidelijk halfrond, wat een weerspiegeling is van de ongelijkmatige afzetting van plutonium afkomstig van kernwapenproeven tussen de twee halfronden. Op het noordelijk halfrond hebben Scandinavië en de Alpen de hoogste plutoniumconcentraties. In het geval van 238Pu werden geen relevante verschillen tussen hersenhelften gevonden. Cryolieten op het zuidelijk halfrond zijn zeer heterogeen wat betreft zowel plutoniumactiviteit als massaverhouding.
Een isotopenverhouding van 238Pu/239+240Pu werd voor het eerst waargenomen in morenen van de Exploradores-gletsjer in Patagonië, wat tot nu toe nog nooit in de literatuur is waargenomen. Onderzoekers speculeren dat het teveel aan 238Pu mogelijk verband houdt met de val van de Sovjetruimtesonde MARS-96. De ruimtesonde bevat een generator van 238Pu, die mogelijk verantwoordelijk is voor de hogere concentraties van deze isotoop op nabijgelegen gletsjers. Het resultaat is de eerste waarneming van abnormale plutoniumisotoopverhoudingen op het zuidelijk halfrond.
Bovendien vertonen cryolietmonsters van Zuid-Amerikaanse gletsjers een massaverhouding van 240Pu/239Pu die aanzienlijk afwijkt van de massaverhouding die in de literatuur wordt gevonden, wat erop kan wijzen dat de belangrijkste bron van plutonium verband houdt met kernproeven op lage hoogte in Frans-Polynesië.
"De concentraties van plutoniumactiviteit die we hebben waargenomen in cryolieten - vooral op het noordelijk halfrond - zijn ordes van grootte hoger dan die in andere milieumatrices die worden gebruikt om het milieu te monitoren, zoals korstmossen, mossen, bodems en sedimenten. Onze bevindingen benadrukken ook het belang van cryogene bodems bij het accumuleren van radioactieve verontreinigingen die een potentiële bedreiging kunnen vormen voor de omringende flora en fauna, terwijl ze ons ook helpen de verspreiding van deze verontreinigingen te volgen. " Dr. EdytaŁokas merkte op.
Het onderzoeksteam van IFJPAN zal hun werk voortzetten. Het volgende onderzoek, uitgevoerd in samenwerking met de AGH Universiteit in Krakau, werd uitgevoerd op de Jostdalbring-ijskap in Noorwegen. De expeditie, georganiseerd in augustus 2024, heeft tot doel het accumulatieproces van verontreinigende stoffen in gletsjers en hun bronnen beter te begrijpen.
Samengesteld uit /ScitechDaily