Anomalieën van plutoniumisotopen ontdekt in gletsjers op het Zuidelijk Halfrond
Nieuwe Onderzoeken naar Plutonium Isotopen op Zuidelijke Gletsjers
De nieuwste onderzoeken uitgevoerd door wetenschappers van het Instituut voor Nucleaire Fysica PAN werpen een nieuw licht op de processen van accumulatie van plutonium isotopen op gletsjers van het zuidelijk halfrond. Analyse van monsters van cryoconiet, een sediment dat zich op gletsjers ophoopt, onthult niet alleen verschillen in concentraties tussen de halfronden, maar wijst ook op ongekende isotopenanomalieën die mogelijk verband houden met incidenten zoals de val van de Mars-96 ruimtevaartmissie.
Gletsjers voegen niet alleen majestueuze charme toe aan het berglandschap, maar spelen ook een cruciale rol in de watervoorziening. Het smelten van gletsjers, veroorzaakt door de opwarming van de aarde, kan ernstige gevolgen hebben, variërend van stijgende zeespiegels tot de afname van waterbronnen die van essentieel belang zijn voor de energieproductie in waterkrachtcentrales. Bovendien kunnen radionucliden en andere verontreinigende stoffen die uit het ijs vrijkomen, migreren naar nabijgelegen ecosystemen, waar ze zich kunnen ophopen en de voedselketen kunnen beïnvloeden.
Radioactieve elementen zijn in het milieu aanwezig als gevolg van natuurlijke processen en menselijke activiteiten. Kunstmatige radionucliden, zoals plutonium, worden voornamelijk vrijgegeven in het milieu door nucleaire tests, reactorongevallen of falen van satellieten en ruimteprobes die radioactieve energiebronnen bevatten. Deze stoffen worden voornamelijk via de atmosfeer getransporteerd en hopen zich op in verschillende ecosystemen, inclusief gletsjers, in de vorm van donkere sedimenten die cryoconiet worden genoemd. Een typische cryoconiethol is niet meer dan een paar tientallen centimeters in diameter en diepte. Op de bodem bevindt zich een donker sediment genaamd cryoconiet, dat organisch materiaal en verontreinigingen, zoals radionucliden, zware metalen, pesticiden, microplastics of antibiotica, bevat. Dit sediment kan een potentieel gevaar voor lokale ecosystemen vormen.
De nieuwste onderzoeken uitgevoerd aan het Instituut voor Nucleaire Fysica van de Poolse Academie van Wetenschappen hebben met behulp van nieuwe methoden van massaspectrometrie geleid tot de creatie van een database voor plutonium isotopen (238, 239, 240Pu) in de gletsjers van de noordelijke en zuidelijke halfronden. De geanalyseerde monsters van cryoconiet komen van 49 gletsjers in negen regio’s van de wereld, waaronder de Arctic, de Alpen, de Himalaya en Antarctica. Het materiaal werd verzameld door een internationaal team van onderzoekers gedurende de jaren 2000-2020.
“Dit zijn de eerste analyses van plutoniumconcentraties in cryoconietmonsters die op zo’n grote schaal zijn uitgevoerd,” zegt Dr. Edyta Łokas, de initiatiefneemster en eerste auteur van het artikel dat is gepubliceerd in Science of the Total Environment.
De resultaten van de studie bieden unieke informatie over de accumulatie, distributie en bronnen van plutonium isotopen in gletsjers. De concentratie van 239+240Pu-activiteit bleek veel hoger te zijn in het noordelijk halfrond dan in het zuidelijk halfrond, wat de ongelijke neerslag van Pu als gevolg van nucleaire wapenproeven tussen de halfronden weerspiegelt. In het noordelijk halfrond zijn de hoogste concentraties waarneembaar in Scandinavië en de Alpen. Er zijn geen relevante verschillen tussen de halfronden geconstateerd voor 238Pu. De cryoconiet uit het zuidelijk halfrond kenmerkt zich door een hoge heterogeniteit qua zowel Pu-activiteit als massaverhouding.
De isotopenverhoudingen van 238Pu/239+240Pu, tot nu toe ongekend in de literatuur, zijn voor het eerst waargenomen in de cryoconiet van de Exploradores-gletsjer in Patagonië. Onderzoekers veronderstellen dat de overtollige 238Pu verband kan houden met de val van de Sovjet ruimteproef MARS-96, die in 1996 in de oceaan voor de kust van Chili zonk. De ruimteproef bevatte een generator met 238Pu, wat de hogere concentraties van dit isotopen op de nabijgelegen gletsjer kan verklaren. De resultaten van de studie zijn de eerste waarnemingen van hun soort die anomalieën in plutonium isotopenverhoudingen op het zuidelijk halfrond aantonen.
Bovendien vertoonden de cryoconietmonsters van Zuid-Amerikaanse gletsjers massaverhoudingen van 240Pu/239Pu die significant afweken van die in de literatuur, wat kan suggereren dat de dominante bron van Pu gerelateerd is aan nucleaire tests op lage hoogte die zijn uitgevoerd in het gebied van Frans-Polynesië.
“De concentraties van plutoniumactiviteit in de cryoconiet die wij hebben waargenomen zijn, vooral op het noordelijk halfrond, vele malen hoger dan in andere milieu-matrices die worden gebruikt om het milieu te monitoren, zoals korstmossen, mos, bodem en sedimenten. Tegelijkertijd benadrukken onze ontdekkingen het belang van cryoconiet in de accumulatie van radioactieve verontreinigingen die een potentieel gevaar kunnen vormen voor de omliggende fauna en flora, en tegelijkertijd kunnen ze ons helpen de diffusie van deze verontreinigingen te volgen,” merkt Dr. Łokas op.
