Já jsem oceánský chemik. Zkoumám chemii dnešních oceánů. Zkoumám chemii oceánů minulosti. K pohledu do minulosti používám zkamenělé pozůstatky hlubokomořských korálů. Obrázek jednoho z těchto korálů můžete vidět za mnou. Byl získán v blízkosti Antarktidy, tisíce metrů pod mořem, takže je velmi odlišný od korálů, které jste možná měli to štěstí vidět na dovolené v tropech.
Well, I'm an ocean chemist. I look at the chemistry of the ocean today. I look at the chemistry of the ocean in the past. The way I look back in the past is by using the fossilized remains of deepwater corals. You can see an image of one of these corals behind me. It was collected from close to Antarctica, thousands of meters below the sea, so, very different than the kinds of corals you may have been lucky enough to see if you've had a tropical holiday.
Doufám tedy, že vám tento výstup poskytne čtyřrozměrný pohled na oceán. Dva rozměry, jako má třeba tento krásný dvojrozměrný snímek povrchové teploty moře. Byl pořízen pomocí satelitu, takže má ohromné prostorové rozlišení. Celkové vlastnosti je nesmírně snadné pochopit. Rovníkové oblasti jsou teplé, protože na ně více svítí slunce. Okolí pólů je chladné, protože na něj méně svítí slunce. A to umožňuje vznik velkých ledových příkrovů v Antarktidě a nahoře na severní polokouli. Pokud se ponoříte hluboko do moře, nebo tam i jen strčíte prsty u nohou, čím jste hlouběji, tím je chladnější, což je hlavně tím, že hluboké vody, které naplňují oceánské propasti pocházejí z chladných polárních oblastí, kde jsou vody husté.
So I'm hoping that this talk will give you a four-dimensional view of the ocean. Two dimensions, such as this beautiful two-dimensional image of the sea surface temperature. This was taken using satellite, so it's got tremendous spatial resolution. The overall features are extremely easy to understand. The equatorial regions are warm because there's more sunlight. The polar regions are cold because there's less sunlight. And that allows big icecaps to build up on Antarctica and up in the Northern Hemisphere. If you plunge deep into the sea, or even put your toes in the sea, you know it gets colder as you go down, and that's mostly because the deep waters that fill the abyss of the ocean come from the cold polar regions where the waters are dense.
Vydáme-li se časem 20 000 let nazpět, země vypadala značně jinak. Tady máte obraz jednoho z hlavních rozdílů, který byste viděli, kdybyste se vrátili zpátky. Ledové čepice byly mnohem větší. Pokrývaly velkou část kontinetu a zasahovaly až do oceánu. Hladina moře byla o 120 metrů nižší. Množství oxidu uhličitého (CO2) bylo mnohem nižší než dnes. Takže země byla nejspíš o tři až pět stupňů chladnější celkově a mnohonásobně chladnější v oblasti pólů.
If we travel back in time 20,000 years ago, the earth looked very much different. And I've just given you a cartoon version of one of the major differences you would have seen if you went back that long. The icecaps were much bigger. They covered lots of the continent, and they extended out over the ocean. Sea level was 120 meters lower. Carbon dioxide [levels] were very much lower than they are today. So the earth was probably about three to five degrees colder overall, and much, much colder in the polar regions.
Co se snažím pochopit a co se snaží pochopit další moji kolegové, je, jak jsme se dostali z toho chladného klimatu k teplým klimatickým podmínkám, jimž se těšíme dnes. Z výzkumu ledových jader víme, že přechod od těchto chladných podmínek k teplým podmínkám nebyl hladký, jak by se dalo vyvodit z pomalého zvyšování slunečního záření. A víme to z ledových jader, protože když vrtáte dolů do ledu, najdete letokruhy ledu, což můžete vidět v ledovci. Můžete vidět ty modro-bílé vrstvy. Plyny jsou uvězněny v ledových jádrech, takže můžeme měřit CO2 -- proto víme, že hladina CO2 byla v minulosti nižší a chemie ledu nás též informuje o teplotě v polárních oblastech. A pokud se přesunete v čase z doby před 20,000 lety do dneška, uvidíte, že teplota se zvýšila. Nezvyšovala se rovnoměrně. Někdy stoupla velmi prudce, potom chvíli stagnovala, pak prudce stoupla. V obou polárních oblastech to bylo jinak a hladina CO2 též stoupala skokově.
What I'm trying to understand, and what other colleagues of mine are trying to understand, is how we moved from that cold climate condition to the warm climate condition that we enjoy today. We know from ice core research that the transition from these cold conditions to warm conditions wasn't smooth, as you might predict from the slow increase in solar radiation. And we know this from ice cores, because if you drill down into ice, you find annual bands of ice, and you can see this in the iceberg. You can see those blue-white layers. Gases are trapped in the ice cores, so we can measure CO2 -- that's why we know CO2 was lower in the past -- and the chemistry of the ice also tells us about temperature in the polar regions. And if you move in time from 20,000 years ago to the modern day, you see that temperature increased. It didn't increase smoothly. Sometimes it increased very rapidly, then there was a plateau, then it increased rapidly. It was different in the two polar regions, and CO2 also increased in jumps.
Takže jsme si celkem jisti, že oceán s tím zásadně souvisí. Oceán uchovává velké množství uhlíku, asi šedesátkrát více, než je v atmosféře. Funguje též jako přenašeč tepla přes rovník, a oceán je plný živin a určuje produkci biomasy.
So we're pretty sure the ocean has a lot to do with this. The ocean stores huge amounts of carbon, about 60 times more than is in the atmosphere. It also acts to transport heat across the equator, and the ocean is full of nutrients and it controls primary productivity.
Takže chceme-li zjistit, co se děje v mořských hlubinách, musíme se opravdu dostat tam dolů, podívat se, co tam je, a začít objevovat. Tohle je úchvatný záznam pocházející z podmořské hory asi kilometr hluboko v mezinárodních vodách v rovníkovém Atlantiku, daleko od pevniny. Jste jedni z prvních lidí, kteří vidí tuto část mořského dna, spolu s mým výzkumným týmem. Pravděpodobně vidíte nové druhy. Nevíme. Museli byste sebrat nějaké vzorky a hodně intenzivně určovat. Vidíte krásné žvýkačkovité korály. Jsou tu křehké hvězdice rostoucí na korálech. To jsou ty věci, jež vypadají jako chapadla vyčnívající z korálů. Jsou tam korály vzniklé z různých forem uhličitanu vápenatého vyrůstající z basaltu této mohutné podmořské hory a ta tmavá hmota, to jsou zkamenělé korály, a o těch si promluvíme trochu víc, jak se budeme vracet časem.
So if we want to find out what's going on down in the deep sea, we really need to get down there, see what's there and start to explore. This is some spectacular footage coming from a seamount about a kilometer deep in international waters in the equatorial Atlantic, far from land. You're amongst the first people to see this bit of the seafloor, along with my research team. You're probably seeing new species. We don't know. You'd have to collect the samples and do some very intense taxonomy. You can see beautiful bubblegum corals. There are brittle stars growing on these corals. Those are things that look like tentacles coming out of corals. There are corals made of different forms of calcium carbonate growing off the basalt of this massive undersea mountain, and the dark sort of stuff, those are fossilized corals, and we're going to talk a little more about those as we travel back in time.
Abychom to dokázali, musíme si najmout výzkumný člun. Toto je James Cook, oceánská výzkumná loď zakotvená u Tenerife. Pěkná, že? Skvělá, pokud nejste mořský vlk. Občas vypadá spíš takhle. Tady se snažíme neztratit naše drahocenné vzorky. Všichni pobíháme kolem a já mám příšernou mořskou nemoc, takže to není vždycky jen zábavné, ale celkově to zábava je.
To do that, we need to charter a research boat. This is the James Cook, an ocean-class research vessel moored up in Tenerife. Looks beautiful, right? Great, if you're not a great mariner. Sometimes it looks a little more like this. This is us trying to make sure that we don't lose precious samples. Everyone's scurrying around, and I get terribly seasick, so it's not always a lot of fun, but overall it is.
Na tohle si musíte opravdu dobře osvojit mapování. Takovou hojnost korálů neuvidíte všude. Je celosvětová a hluboká, ale napřed musíme najít ta pravá místa. Právě jsme viděli mapu světa a na ní trasu naší plavby z loňska. Byla to sedmitýdenní plavba a tady jsou námi vytvořené mapy asi 75,000 čtverečních kilometrů mořského dna, za 7 týdnů, ale to jen malý zlomek mořského dna. Cestujeme ze západu na východ, přes část oceánu, která by na velké mapě byla bez jakýchkoli rysů, ale některé z těchto hor jsou ve skutečnosti veliké jako Everest. Takže mapy, které děláme na palubě, mají asi 100 metrové rozlišení, dost na to, abychom si vybrali oblast, kam spustit vybavení, ale ne dost na to, abychom něco viděli. Na to musíme použít dálkově ovládaná plavidla asi pět metrů od mořského dna. A když to uděláme, získáme mapy s rozlišením jednoho metru ve dvoutisícimetrové hloubce. Tady je naše dálkově ovládané vozidlo, výzkumné vozidlo. Můžete vidět řadu velkých světel nahoře. Má kamery s vysokým rozlišením, manipulační paže, a spoustu malých přihrádek a věcí, do kterých dát vzorky,
So we've got to become a really good mapper to do this. You don't see that kind of spectacular coral abundance everywhere. It is global and it is deep, but we need to really find the right places. We just saw a global map, and overlaid was our cruise passage from last year. This was a seven-week cruise, and this is us, having made our own maps of about 75,000 square kilometers of the seafloor in seven weeks, but that's only a tiny fraction of the seafloor. We're traveling from west to east, over part of the ocean that would look featureless on a big-scale map, but actually some of these mountains are as big as Everest. So with the maps that we make on board, we get about 100-meter resolution, enough to pick out areas to deploy our equipment, but not enough to see very much. To do that, we need to fly remotely-operated vehicles about five meters off the seafloor. And if we do that, we can get maps that are one-meter resolution down thousands of meters. Here is a remotely-operated vehicle, a research-grade vehicle. You can see an array of big lights on the top. There are high-definition cameras, manipulator arms, and lots of little boxes and things to put your samples.
Tady jsme při našem prvním ponoření na této konkrétní plavbě, klesáme dolů do oceánu. Jdeme dost rychle, aby se dálkově ovládaná vozidla vyhnula působení jiných lodí. A klesáme a k vidění tu jsou takovéhle věci. Toto jsou hlubokomořské houby, metr veliké. Tohle je plavoucí sumýš, v podstatě malý mořský slimák. Tohle je to zpomalené. Většina záznamů, které vám ukazuji, je zrychlená, protože tohle všechno trvá dost dlouho. Tohle je zase krásný šumýš. A tvor, kterého vzápětí uvidíte, byl velkým překvapením. Nikdy jsem nic takového neviděla a všechny nás to poněkud překvapilo. Bylo to po asi 15 hodinách práce a všichni jsme byli trochu napružení a vtom se tahle obrovská mořská obluda začala valit kolem. ŘÍká se jí ohnivka, nebo kolonie pláštěnců, jak chcete. To nebylo to, co jsme hledali. Hledali jsme korály, hlubokomořské korály. Za chvíli uvidíte snímek jednoho z nich. Je malý, asi 5 centimetrů vysoký. Je z uhličitanu vápenatého, a támhle můžete vidět jeho chapadla povlávající v mořských proudech. Takovýto organismus žije nejspíš něco kolem sta let. A jak roste, přijímá chemikálie z oceánu. A tyto chemikálie, množství těchto chemikálií záleží na teplotě, záleží na pH, záleží na výživných látkách. A když pochopíme, jak se tyto chemikálie dostávají do kostry, můžeme se vrátit, sebrat zkamenělé vzorky, a rekonstruovat, jak oceán vypadal v minulosti. A tady nás můžete vidět, jak ten korál sbíráme pomocí vakua a dáváme ho do kontejneru na vzorky. Tohle děláme velmi opatrně, musím říct.
Here we are on our first dive of this particular cruise, plunging down into the ocean. We go pretty fast to make sure the remotely operated vehicles are not affected by any other ships. And we go down, and these are the kinds of things you see. These are deep sea sponges, meter scale. This is a swimming holothurian -- it's a small sea slug, basically. This is slowed down. Most of the footage I'm showing you is speeded up, because all of this takes a lot of time. This is a beautiful holothurian as well. And this animal you're going to see coming up was a big surprise. I've never seen anything like this and it took us all a bit surprised. This was after about 15 hours of work and we were all a bit trigger-happy, and suddenly this giant sea monster started rolling past. It's called a pyrosome or colonial tunicate, if you like. This wasn't what we were looking for. We were looking for corals, deep sea corals. You're going to see a picture of one in a moment. It's small, about five centimeters high. It's made of calcium carbonate, so you can see its tentacles there, moving in the ocean currents. An organism like this probably lives for about a hundred years. And as it grows, it takes in chemicals from the ocean. And the chemicals, or the amount of chemicals, depends on the temperature; it depends on the pH, it depends on the nutrients. And if we can understand how these chemicals get into the skeleton, we can then go back, collect fossil specimens, and reconstruct what the ocean used to look like in the past. And here you can see us collecting that coral with a vacuum system, and we put it into a sampling container. We can do this very carefully, I should add.
Některé z těchto organismů žijí ještě déle. Tohle je černý korál jménem Leiopathes, fotografie pořízená mým kolegou, Brendanem Roarkem, asi 500 metrů pod Havajem. 4 000 let je dlouhá doba. Pokud vezmete větévku z jednoho z těchto korálů a vyleštíte ji, je asi 100 mikronů silná. A Brendan provedl několik analýz tohoto korálu -- můžete vidět stopy -- a byl schopen ukázat, že jde vlastně o letokruhy, takže i 500 metrů hluboko pod mořem korály dokáží zaznamenat změny ročních období, což je dost úžasné.
Some of these organisms live even longer. This is a black coral called Leiopathes, an image taken by my colleague, Brendan Roark, about 500 meters below Hawaii. Four thousand years is a long time. If you take a branch from one of these corals and polish it up, this is about 100 microns across. And Brendan took some analyses across this coral -- you can see the marks -- and he's been able to show that these are actual annual bands, so even at 500 meters deep in the ocean, corals can record seasonal changes, which is pretty spectacular.
Ale 4000 let není ještě dost na dosažení posledního glaciálního maxima. Co tedy uděláme? Ponoříme se pro tyto zkamenělé vzorky. Právě kvůli tomu jsem v našem týmu vědců tak neoblíbená. Tak jdeme dál, všude kolem jsou obrovští žraloci, jsou tu ohnivky, jsou tu plovoucí sumýši, jsou tu obrovské houby, ale já nás nutím jít níž, do místa mrtvých zkamenělin, a strávit celé věky hrabáním se po dně. Sebereme všechny tyto korály, přineseme je zpět a roztřídíme je. Každý z nich je ovšem jinak starý, a když můžeme zjistit, jak staré jsou, a můžeme změřit ty chemické signály, to nám pomáhá zjistit co se v oceánu dělo v minulosti.
But 4,000 years is not enough to get us back to our last glacial maximum. So what do we do? We go in for these fossil specimens. This is what makes me really unpopular with my research team. So going along, there's giant sharks everywhere, there are pyrosomes, there are swimming holothurians, there's giant sponges, but I make everyone go down to these dead fossil areas and spend ages kind of shoveling around on the seafloor. And we pick up all these corals, bring them back, we sort them out. But each one of these is a different age, and if we can find out how old they are and then we can measure those chemical signals, this helps us to find out what's been going on in the ocean in the past.
Takže tady na obrázku vlevo jsem provedla řez korálem a pečlivě ho vyleštila a udělala optický snímek. Na pravé straně jsme vzali tentýž kousek korálu a dali ho do jaderného reaktoru, zahájili štěpení, a pokaždé, když dojde k rozpadu, zanechá to viditelnou stopu na korálu, takže můžeme vidět rozložení uranu. Proč to děláme? Uran je prvek se špatnou pověstí, ale já ho miluji. Rozpad nám pomáhá zjistit tempo a dobu toho, co se děje v oceánu. A pokud si pamatujete ze začátku, to je to, k čemu se chceme dostat, uvažujeme-li o klimatu. Používáme tedy laser k analýze uranu a jednoho z jeho dceřinných prvků, thoria, u těchto korálů a to nám říká přesně, jak staré tyto korály jsou.
So on the left-hand image here, I've taken a slice through a coral, polished it very carefully and taken an optical image. On the right-hand side, we've taken that same piece of coral, put it in a nuclear reactor, induced fission, and every time there's some decay, you can see that marked out in the coral, so we can see the uranium distribution. Why are we doing this? Uranium is a very poorly regarded element, but I love it. The decay helps us find out about the rates and dates of what's going on in the ocean. And if you remember from the beginning, that's what we want to get at when we're thinking about climate. So we use a laser to analyze uranium and one of its daughter products, thorium, in these corals, and that tells us exactly how old the fossils are.
Tato krásná animace Jižního oceánu poslouží za příklad toho, jak používáme tyto korály, abychom od starodávného oceánu získali nějakou zpětnou vazbu. Můžete vidět hustotu povrchové vody na této animaci od Ryana Abernatheye. Jde o data z jediného roku, ale můžete vidět, jak dynamický Jižní ledový oceán je. Intenzivní míšení, obzvláště v Drakeově průlivu, který je zvýrazněný obdélníkem, je jeden z vůbec nejsilnějších proudů na světě, prochází tudy, teče od západu na východ. Je mocně rozvířený, neboť se pohybuje přes tyto velké podmořské hory, což dovoluje výměnu CO2 a tepla s atmosférou, příjem i výdej. A oceány v podstatě dýchají Jižním ledovým oceánem. Posbírali jsme korály z různých částí tohoto antarktického průlivu a zjistili dost překvapivou věc, mým uranovým datováním: korály migrovaly z jihu na sever během přechodu od doby ledové k době meziledové. Nevíme proč, ale myslíme si, že to nějak souvisí se zdroji potravy a možná i kyslíku ve vodě.
This beautiful animation of the Southern Ocean I'm just going to use illustrate how we're using these corals to get at some of the ancient ocean feedbacks. You can see the density of the surface water in this animation by Ryan Abernathey. It's just one year of data, but you can see how dynamic the Southern Ocean is. The intense mixing, particularly the Drake Passage, which is shown by the box, is really one of the strongest currents in the world coming through here, flowing from west to east. It's very turbulently mixed, because it's moving over those great big undersea mountains, and this allows CO2 and heat to exchange with the atmosphere in and out. And essentially, the oceans are breathing through the Southern Ocean. We've collected corals from back and forth across this Antarctic passage, and we've found quite a surprising thing from my uranium dating: the corals migrated from south to north during this transition from the glacial to the interglacial. We don't really know why, but we think it's something to do with the food source and maybe the oxygen in the water.
Tak, tady to je. Ukáži vám, co jsme podle mě zjistili o klimatu z těchto korálů v Jižním ledovém oceánu. Zlézali jsme podmořské hory. Sbírali jsme malé zkamenělé korály. Tady je obrázek na ukázku. Zdá se nám, že v době ledové, podle analýzy korálů, byly hlubiny Jižního ledového oceánu bohaté na uhlík, a nad tím vším byla vrstva s nízkou hustototu. To zabraňuje oxidu uhličitému unikat z oceánu. Potom jsme našli korály, které byly středně staré, a ty nám ukazují, že se oceán během proměny klimatu promísil. To umožňuje uhlíku uniknout z hlubin oceánu. A když potom analyzujeme korály bližší naší době, nebo když se tam dnes rovnou potopíme a změříme chemii těchto korálů, vidíme, že se posouváme do pozice, kdy lze uhlík vydávat i přijímat. Takže tohle je způsob užití fosilních korálů k lepšímu pochopení životního prostředí.
So here we are. I'm going to illustrate what I think we've found about climate from those corals in the Southern Ocean. We went up and down sea mountains. We collected little fossil corals. This is my illustration of that. We think back in the glacial, from the analysis we've made in the corals, that the deep part of the Southern Ocean was very rich in carbon, and there was a low-density layer sitting on top. That stops carbon dioxide coming out of the ocean. We then found corals that are of an intermediate age, and they show us that the ocean mixed partway through that climate transition. That allows carbon to come out of the deep ocean. And then if we analyze corals closer to the modern day, or indeed if we go down there today anyway and measure the chemistry of the corals, we see that we move to a position where carbon can exchange in and out. So this is the way we can use fossil corals to help us learn about the environment.
Takže tu pro vás mám poslední snímek. Je to snímek vyňatý z prvního záznamu, který jsem vám ukázala. Tohle je skvostná korálová zahrada. Ani jsme nečekali, že najdeme něco tak krásného. Je tisíce metrů hluboko. Jsou tu nové druhy. Je to prostě nádherné místo. Jsou zde i zkameněliny, a teď jsem vás naučila ocenit zkamenělé korály, které jsou tam dole.
So I want to leave you with this last slide. It's just a still taken out of that first piece of footage that I showed you. This is a spectacular coral garden. We didn't even expect to find things this beautiful. It's thousands of meters deep. There are new species. It's just a beautiful place. There are fossils in amongst, and now I've trained you to appreciate the fossil corals that are down there.
Takže až příště budete mít to štěstí letět nad oceánem nebo se plavit po oceánu, zkuste si uvědomit, že tam dole jsou mohutné hory, které nikdo nikdy neviděl, a že jsou tam krásné korály.
So next time you're lucky enough to fly over the ocean or sail over the ocean, just think -- there are massive sea mountains down there that nobody's ever seen before, and there are beautiful corals.
Děkuji.
Thank you.
(Potlesk)
(Applause)