Климатический архив: гренландские пещеры рассказали о погоде в древней Арктике

Осадочные породы в пещере на севере Гренландии рассказали о тепличных условиях Арктики в позднем миоцене. Восемь миллионов лет назад средняя температура здесь была совсем другой.

В отдаленной пещере на севере Гренландии исследовательская группа под руководством геологов Джины Мозли, Габриэллы Колтаи и Джонатана Бейкера (Gina Moseley, Gabriella Koltai, Jonathan Baker) из Инсбрукского университета обнаружила свидетельства того, что в Арктике когда-то было значительно теплее. Отложения в пещере свидетельствуют о том, что миллионы лет назад в этом регионе не было вечной мерзлоты и он чутко реагировал на колебания температуры.

Результаты исследования, опубликованные в Nature Geoscience, позволяют по-новому взглянуть на климатические условия прошлого и их значимость в свете наших усилий по контролю над климатом. Понимание того, каким был климат Земли в более ранние теплые периоды, является ключом к прогнозированию его изменений в будущем. Одним из наиболее показательных периодов является поздний миоцен, начавшийся около 11 миллионов лет назад.

В этот период распределение суши и океана на Земле было почти таким же, как сегодня, а температура и уровень углекислого газа в атмосфере были сопоставимы с прогнозами на ближайшие десятилетия. Хотя известно, что Арктика очень чувствительна к изменению климата, условия окружающей среды в позднем миоцене изучены плохо.

Чтобы восполнить этот пробел в знаниях, Мозли и ее команда отправились в один из самых труднодоступных и пустынных уголков Земли — на северное побережье Гренландии. До пещеры Коув можно добраться только на небольшом самолете и затем пешком по необитаемой пересеченной местности. Во время экспедиции исследователи попутно обнаружили залежи кальцита, которые могут образовываться только в незамерзающей почве, где течет вода.

а - Нынешние береговые линии (синий контур) и границы стран (коричневые линии), палеоземельные массивы (зеленый), расположение изученных пещер (красный кружок) и места изученных морских отложений (черные квадраты). б - Фотография ландшафта со входом в пещеру (белый кружок). Автор: Робби Шон. Источник: Nature

По словам Мозли, эксперта по четвертичному периоду, эти отложения похожи на крошечные капсулы времени. Они свидетельствуют о том, что на севере Гренландии когда-то не было вечной мерзлоты и было гораздо больше осадков, чем сейчас.

Анализ показал, что в позднем миоцене, примерно 9,5–5,3 миллиона лет назад, было несколько теплых и влажных периодов. В это время среднегодовая температура воздуха в северной Гренландии была примерно на 14 °C выше, чем сегодня, а концентрация углекислого газа в атмосфере составляла 310 ppm (частей на миллион) или даже выше. Осадочные слои из пещеры также показывают, что между теплыми периодами климат становился холоднее и образовывались небольшие ледники. До сих пор столь подробная информация об истории климата в высоких широтах Арктики была доступна только благодаря морским отложениям. Исследование предоставляет первые наземные данные высокого разрешения из этого региона, и они согласуются с морскими данными.

Результаты показывают, что климат в высоких широтах Арктики может быстро меняться даже при относительно умеренном уровне CO₂. Для ученых это важный сигнал. Арктика никогда не была стабильной системой, и данные из пещеры Коув показывают, насколько динамичен этот регион и как быстро могут меняться условия окружающей среды.

Исследователи добрались до входа в пещеру после нескольких дней пути по необитаемой арктической местности. Фото: Робби ШонИсточник: https://phys.org/

В исследовании подчеркивается, что даже небольшие изменения в содержании углекислого газа в атмосфере могут оказать серьезное влияние на Арктику. Сегодня уровень CO₂ значительно превышает концентрации, связанные с отсутствием вечной мерзлоты в позднем миоцене, что указывает на растущий риск повсеместного таяния. В вечномерзлых почвах содержится огромное количество углерода, который может высвобождаться в виде углекислого газа и метана при оттаивании грунта.