Ледниковый период длиною в 3 миллиона лет: глобальное похолодание случилось, но парниковые газы здесь ни при чём

Анализ пузырьков воздуха из древнейшего льда показал: океаны остыли на 2–2,5 градуса, а уровень CO₂ снизился лишь незначительно — значит, климат двигали иные силы

Три миллиона лет назад Земля была значительно теплее. Окаменелости умеренных и субтропических лесов находят на Аляске и в Гренландии. Древние береговые линии вдоль восточного побережья США от Джорджии до Вирджинии указывают на гораздо более высокий уровень моря. А затем планета начала охлаждаться.

Почему — долгое время оставалось загадкой. Две новые работы, опубликованные в журнале Nature, предлагают неожиданный ответ: дело не столько в парниковых газах.

Самая древняя ледяная капсула времени

Исследования провела команда Центра по изучению древнейшего льда COLDEX (National Science Foundation Center for Oldest Ice Exploration) под руководством Университета штата Орегон. Учёные изучали лёд из района Аллан-Хиллз на окраине Восточно-Антарктического ледяного щита.

Это уникальное место. В отличие от обычных ледяных кернов с непрерывной слоистой структурой, здесь лёд был вытолкнут на поверхность и деформирован движением самого щита. Временная последовательность нарушена. Зато вместо длинной непрерывной летописи исследователи получают «моментальные снимки» климатических условий из разных точек прошлого.

«Эти снимки позволяют расширить климатические записи по льду гораздо дальше, чем было возможно раньше, — пояснил директор COLDEX Эд Брук. — Но они же ставят новые вопросы об эволюции климата Земли и о том, как далеко назад мы способны заглянуть с помощью ледяных кернов».

Благородные газы как термометр океана

В одной из работ использовались измерения содержания благородных газов в пузырьках воздуха, замурованных в древнем льду. Эти газы дают глобальный сигнал о состоянии океана.

Результат: средняя температура океана за последние 3 миллиона лет упала примерно на 2–2,5 градуса Цельсия. Причём большая часть этого охлаждения пришлась на ранний период — между 3 и 2 миллионами лет назад, когда формировались крупные ледяные щиты в Северном полушарии. Температура же поверхности океана снижалась более постепенно, вплоть до 1 миллиона лет назад.

Исследователи предполагают, что эта разница связана с изменениями в том, как тепло перемещалось между поверхностью океана и его глубинами.

«Благородные газы во льду дают уникальный способ оценить изменение температуры океана, — рассказала Сара Шеклтон, проводившая работу в Принстонском университете, а ныне профессор Океанографического института Вудс-Хоул. — Другие методы дают информацию об океанской температуре в отдельной точке, а этот подход обеспечивает глобальный обзор».

Парниковые газы: изменения есть, но они скромны

Вторая группа исследователей под руководством докторантки Джулии Маркс-Петерсон получила первые прямые измерения уровня углекислого газа и метана за последние 3 миллиона лет — из тех же самых образцов льда.

Выяснилось следующее. Уровень CO₂ в этот период в целом оставался ниже 300 частей на миллион. Около 2,7 миллиона лет назад он составлял примерно 250 частей на миллион, а затем к 1 миллиону лет назад снизился ещё примерно на 20 частей на миллион. Уровень метана оставался стабильным — около 500 частей на миллиард.

Для сравнения: сегодня, по данным Национального управления океанических и атмосферных исследований США, средний уровень CO₂ в 2025 году составил 425 частей на миллион, а метана — 1935 частей на миллиард.

Таким образом, за 3 миллиона лет, пока океаны остывали на 2,5 градуса, содержание парниковых газов в атмосфере изменилось едва заметно.

Значит, охлаждал не углекислый газ

Поскольку парниковые газы не могут объяснить масштаб похолодания, в действие вступили иные механизмы. Среди возможных кандидатов — изменения отражательной способности Земли (альбедо), сдвиги в растительном покрове и оледенении, а также перестройки океанских течений.

«Наша надежда в том, что эта работа уточнит наше представление о тёплом прошлом и обострит понимание того, как различные элементы земной системы взаимодействуют друг с другом», — заявила Маркс-Петерсон.

Ответы рождают новые вопросы

Исследование уже привело к новым задачам. Учёные COLDEX не останавливаются. Недавно они идентифицировали лёд, возраст которого может достигать 6 миллионов лет — на дне одного из кернов. Сейчас эти образцы анализируются. Начинаются новые буровые работы.

Исследователи работают над улучшением методов реконструкции уровня углекислого газа, изучают другие газы, запертые во льду, и пытаются понять, как именно сохраняется очень древний лёд. Эти усилия помогут выявить новые участки для будущего бурения и ещё дальше расширить летопись климатической истории Земли.

Связь времён: от плиоцена до сегодняшнего дня

Три миллиона лет назад — это геологическая эпоха плиоцена, последний раз, когда Земля была значительно теплее, чем в доиндустриальную эпоху. И вот теперь выясняется: даже когда океаны остывали на градусы, уровень CO₂ не покидал диапазон 250–300 частей на миллион. Сегодняшние 425 частей на миллион — значение, не имеющее аналогов в этом трёхмиллионолетнем отрезке.

Но если тогда, при низком CO₂, планета охлаждалась столь сильно за счёт льдов и альбедо, — что произойдёт сейчас, когда уровень углекислого газа на треть выше, а ледяные шапки тают, снижая отражательную способность Земли? Тот же самый механизм, который когда-то усиливал охлаждение, сегодня может работать в противоположную сторону.

Неотвеченные вопросы

Если не парниковые газы были главной движущей силой трёхмиллионного похолодания — что именно запустило рост ледяных щитов Северного полушария? Было ли это изменение орбиты Земли, перестройка океанских течений или нечто иное, чему ещё предстоит найти объяснение? И как далеко в прошлое может заглянуть метод ледяных кернов — 6 миллионов лет? 10? Там, в самом основании антарктического щита, возможно, скрываются ответы на вопросы, которые мы ещё не научились задавать.

Пока же одно ясно: климат Земли — система гораздо более сложная, чем уравнение «больше CO₂ — теплее». И древний антарктический лёд, с его пузырьками воздуха, продолжает рассказывать истории, которые никто не ожидал услышать.