Антарктические льды могли изменить сердцебиение планеты

Возможно, вы уже видели графики, составленные благодаря кернам антарктического льда, — своего рода кардиограммы ледниковых периодов. Если да, то, скорее всего, вы отметили их циклический характер: примерно сто тысяч лет оледенения, затем относительно короткое межледниковье, и вновь постепенное охлаждение охватывает планету. Причина — в небольших и ритмичных колебаниях орбиты Земли, которые изменяют количество солнечного света, получаемого нашим домом.

Климатологи, однако, давно заметили ряд странностей на этих графиках. Почему именно сто тысяч лет? Действительно, есть орбитальный цикл, занимающий столько времени, но есть и другие: один укладывается примерно в 20 тыс. лет, ещё один — в 41 тыс. И потом, стотысячелетний цикл на самом деле меняет положение дел меньше остальных. Так почему именно он управляет биением ледяного сердца Земли?

Шельфовый ледник Ларсена у побережья Антарктического полуострова (фото Jim Yungel / NASA).

Предложено немало хороших ответов на этот вопрос, но возникает другая тайна. Стоит взглянуть на миллион лет в прошлое, и кардиограмма меняется. Нормой становится цикл в 41 тыс. лет. Здесь тоже есть несколько гипотез, но проверить их было затруднительно за недостатком данных.

Кое-какие пробелы удалось восполнить новому исследованию, проведённому сотрудниками Кембриджского университета (Великобритания). Они реконструировали 1,5 млн лет истории климата, записанных в морских отложениях у восточного побережья Новой Зеландии. Как принято в таких случаях, учёные измерили состав изотопов кислорода в карбонатных оболочках одноклеточных фораминифер.

Дело осложняется тем, что изотопы кислорода в этих «раковинах» откликаются на различные факторы. С одной стороны, соотношение изотопов в океане меняется в связи с замерзанием воды в континентальных ледниковых щитах и понижением уровня моря. С другой — температура морской воды тоже влияет на химический состав оболочки фораминифер.

Чтобы разобраться в этой путанице, обычно ищут такой «датчик», который фиксировал бы только температуру. Здесь в этой роли выступило отношение магния к кальцию (магний может занимать место кальция в карбонатных оболочках). Если вычесть сигналы, относящиеся к изменениям температуры, останутся только данные об объёме льда.

Метод не нов, но его едва ли не впервые удалось применить к тем ледниковым циклам, которые охватывали 41 тыс. лет, а не 100 тыс. Предыдущие исследования, которые не могли отличить воздействие температурных изменений от снижения уровня моря, говорили о том, что переход осуществлялся постепенно: на протяжении 500 тыс. лет периоды оледенения становились всё более холодными. А по новым данным, произошёл внезапный скачок объёма льда, достигший максимума около 900 тыс. лет назад. Вот с тех пор ледниковые периоды придерживаются стотысячелетнего цикла.

В этом и кроется объяснение перехода на новый режим. Достигая определённого размера, ледяные покровы становятся более устойчивыми, поскольку вершины ледников оказываются на большой высоте, где температура ниже, чем на поверхности планеты. Именно поэтому ледниковый щит способен выдержать те орбитальные толчки к потеплению, которые характерны для цикла в 41 тыс. лет.

Предыдущие исследования в основном концентрировались на Северной Атлантике. Поскольку новые данные отличаются от прежних результатов, имеет смысл предполагать, что антарктический ледяной покров не шёл в ногу с Северным полушарием.

И есть все основания думать, что именно Антарктика «переключила» Землю. В Южном полушарии рост количества входящего солнечного излучения в конце оказавшегося последним 41-тысячелетнего периода был очень слабым, что позволило льду Антарктики избежать обычного таяния, а затем вырасти до нового максимума.

По старым данным, ледниковые циклы внезапно изменились около 400 тыс. лет назад. Новое исследование говорит о том, что это произошло 900 тыс. лет назад. (Изображение Wikimedia Commons.)

Результаты исследования опубликованы в журнале Science.

Подготовлено по материалам Ars Technica.