Древнейший воздух Земли расскажет об истории климата

Ледяные керны являются образцами льда, взятыми из ледяного щита в холодных участках нашей планеты. Эти льды могут хранить информацию о климатических изменениях, которых происходили с момента их формирования и по сей день. Поэтому чем старше керн, тем большую ценность он представляет для учёных.

В нескольких регионах Антарктиды учёные обнаружили зоны, где могут залегать старейшие в мире льды. Изучение прошлого климатической картины Земли помогает учёным лучше понять, как связаны температура и концентрация парниковых газов в атмосфере. Это, в свою очередь, позволяет им делать более обоснованные прогнозы о том, как изменится климат в будущем.

"Ледяные керны содержат маленькие пузырьки воздуха, которые являются настоящими образцами атмосферы прошлого", — поясняет ведущий автор исследования Хубертус Фишер (Hubertus Fischer), профессор физики климата из Бернского университета.

Почти десять лет назад, в середине 2000-х годов, учёные пробурили 3,2-километровый ледяной керн на Куполе С (Dome C) в Антарктиде. Полученные образцы продемонстрировали исследователям 800-тысячелетнюю историю климата Земли.

Анализ образцов показал, что температура и концентрация парниковых газов в атмосфере нашей планеты все эти годы возрастали прямо пропорционально друг другу. Теперь же климатологам не терпится узнать, что было до этого.

В более ранний период климатической истории Земли действительно происходило нечто интересное. Как показали исследования морских отложений, в период между 1,2 миллионами и 900 тысячами лет назад имел место переходный этап.

"Средний плейстоценский переходный период является наиболее важным и загадочным интервалом в поздней истории климата нашей планеты", — рассказывает Фишер.

Климат Земли, как показывает история, варьируется в течение тысячелетий между состояниями потепления и экстремального похолодания (ледниковые периоды). До наступления вышеупомянутого переходного периода полный цикл изменений проходил за 41 тысячу лет, а после него удлинился до 100 тысяч лет. Что было тому причиной — доподлинно неизвестно.

Исследователи подозревают, что парниковые газы сыграли свою роль в наступлении переходного периода, но чтобы подтвердить эту гипотезу, нужно пробурить вечные льды.

"Информация о концентрациях парниковых газов в этот период может быть получена только после анализа ледяных кернов, покрывающих Антарктиду последние 1,5 миллиона лет. Такие образцы мы пока не находили, но лёд такого же возраста должен скрываться под антарктическим ледяным щитом", — рассказывает Фишер, который планирует крупномасштабный проект по бурению антарктических льдов.

Когда снег падает и оседает на антарктической земле, новые его слои давят на старые, из-за чего последние уплотняются под тяжестью "шапки" и превращаются за тысячелетия в твёрдый лёд. Также под давлением верхних слоёв нижние распространяются по большей площади и становятся всё тоньше.

"Тем не менее, если начать бурить всё глубже к основанию, совершенно необязательно, что вы найдёте самый старый в мире слой льда. Если верхние слои окажутся слишком толстыми, то старые ледяные пласты в глубине нагреются благодаря геотермальному теплу и растают. Именно поэтому самый старый ледяной керн, до которого мы добурились в куполе С, не старше 800 тысяч лет", — объясняет Фишер в пресс-релизе Европейского геосоюза.

Ещё больше осложняет задачу тот факт, что горизонтальные поступательные движения верхних слоёв льда могут нарушить структуру нижних слоёв, из-за чего все они перепутаются.

"Чтобы найти места, где может храниться ледяной керн возрастом 1,5 миллиона лет, мы составили базу данных об антарктическом климате и состоянии льда, а также использовали модели теплового и ледяного потоков ", — рассказывает соавтор исследования Эрик Вольф (Eric Wolff) из Британской антарктической службы.

На данный момент команда исследователей определила, что наиболее вероятно обнаружить ледяной керн возрастом в 1,5 миллиона лет в нижней части Восточной Антарктиды, в самых высоких точках на ледниковом щите и в районе Южного полюса. Другой важный вывод, к которому пришли Фишер и его команда, заключается в том, что пласт нужного льда должен составлять от 2,4 до 4 километров в диаметре, что значительно меньше ранее найденного пласта.

Следующим этапом будет выбор точного места бурения. Для этого учёным предстоит измерить толщину льда и температуру в нижней части ледника.

"Наш проект по глубокому бурению антарктических ледников может начаться уже через 3-5 лет. Кампании необходимо будет оказать техническую и материальную поддержку. Этот крупномасштабный международный эксперимент обойдётся в 50 миллионов евро", — заключает Фишер.

Результаты своего исследования Фишер и его коллеги описали в статье, опубликованной в журнале Climate of the Past.