Самый древний лед дает представление о Земле до ледниковых периодов

Образцам жуткого голубого ледникового льда из Антарктиды ошеломляющий возраст — 6 миллионов лет, объявили ученые на прошлой неделе, что вдвое превышает предыдущий рекорд для старейшего льда на Земле. Лед открывает новое окно в древний климат Земли, но это не совсем то, чего ожидали ученые.

Пузырьки в ледяной ловушке воздуха эпохи плиоцена, времени до ледниковых периодов, когда планета была на несколько градусов теплее, чем сегодня, а уровни углекислого газа (CO 2) , возможно, были такими же высокими, как и сейчас. Но первоначальный анализ пузырей показывает, что уровни CO 2 были довольно низкими в позднем плиоцене и лишь слегка снизились между 2,7 миллионами и 1 миллионом лет назад, когда плиоцен закончился, начались ледниковые периоды, и Земля направилась к резкому изменению климата, которое вызвало ледниковые периоды будут становиться длиннее и глубже.

Результаты являются предварительными, подчеркивает Эд Брук, геохимик из Университета штата Орегон (OSU) и руководитель Центра исследования старейшего льда США (COLDEX), который представил свое открытие на прошлой неделе здесь, на многочисленных выступлениях на Генеральной ассамблее Европейского геофизического союза. Но если даже небольшое снижение выбросов CO 2 может спровоцировать серьезное изменение климата, добавляет Брук, «вы знаете, нас это, вероятно, волнует».

Большинство ученых-бурильщиков ориентируются на лед в глубоких недрах Антарктики, где снег накапливается год за годом и, раздавливаясь под собственным весом, сжимается в аккуратные слои льда, которые сохраняют непрерывный архив древних пузырьков воздуха. Но возраст самого старого из этих непрерывных ядер, эксгумированного в 2004 году, истекает через 800 000 лет.

Брук считал, что так называемый «голубой лед» может дать шанс вернуться в прошлое. В 2010 году он и его коллеги начали бурение вблизи горной полосы вдоль побережья Антарктики под названием Аллан-Хиллз, где глубокий старый лед из внутренних частей континента стекает по коренной породе и выбивается на поверхность. Более молодые слои разрушаются на поверхности, обнажая более глубокие и старые слои, которые часто становятся складками. Это вносит путаницу в хронологию льда: самые старые слои не всегда самые глубокие. Если сплошные ледяные керны похожи на книги, то голубые ледяные керны представляют собой главы без названий, представленные не по порядку, с пропущенными строками.

В 2019 году команда COLDEX сообщила о льду возрастом 2,7 миллиона лет, включая анализ парниковых газов в пузырьках воздуха возрастом 1,5 миллиона лет. Теперь команда COLDEX вернулась в Аллан-Хиллз и нашла еще более старый лед.

Чтобы датировать лед, Сара Шеклтон, палеоклиматолог из Океанографического института Вудс-Хоул, и ее команда проанализировали изотопы аргона, содержащиеся в пузырьках воздуха. Но этот метод потребляет много льда, и для других анализов того же слоя льда остается мало стандартного 8-сантиметрового керна. На данный момент команда пробурила лишь небольшие керны льда возрастом 6 миллионов лет, поэтому им известен только его возраст, говорит Брук. Следующим австралийским летом они возвращаются в Антарктиду, чтобы собрать более крупные образцы.

Но в прошлом сезоне Бруку и его коллегам удалось пробурить ледяные керны гигантских размеров возрастом около 3 миллионов лет. Эти керны шириной с обеденную тарелку дали сотни образцов древнего воздуха, включая первый в истории плиоцен, который закончился около 2,6 миллионов лет назад с началом ледникового периода. «Это уникальный снимок», — говорит палеоклиматолог Хубертус Фишер из Бернского университета, который не принимал участия в работе.

Ученые считают, что высокий уровень CO 2 был ответственен за потепление в плиоцене. Косвенные данные из кернов отложений, такие как химический состав оболочек крошечных морских водорослей и воска листьев растений, позволяют предположить, что содержание CO 2, вероятно, было примерно таким же, как сегодняшний неестественно повышенный уровень, 425 частей на миллион (ppm). Но ни один образец голубого льда старше 1 миллиона лет не превышал 300 частей на миллион, говорит Джулия Маркс Петерсон, палеоклиматолог из ОГУ, которая проводила анализ парниковых газов.

Данные о парниковых газах также поднимают вопросы о загадочном изменении климата, которое началось около 1,2 миллиона лет назад. В это время что-то заставило ледниковые периоды стать более длительными и интенсивными, простираясь от умеренных 40 000-летних циклов до более глубоких 100 000-летних циклов. Основная теория этого поворота заключается в том, что уровень CO 2 упал, что позволило ледяным щитам стать слишком толстыми, чтобы таять в течение 40 000-летнего цикла. Новые климатические данные, полученные на основе данных, сохранившихся в кернах отложений, подтверждают эту картину. Но снимки перехода, обнаруженные в голубом льду, показывают, что уровень CO 2 оставался стабильным между 220 и 250 ppm. «Мы не видим особых изменений в уровне CO 2», — говорит Маркс Петерсон. «Это не значит, что его не было. Но оно может оказаться меньше, чем мы ожидали».

Чтобы выяснить, что на самом деле вызвало сдвиг ледникового периода, исследователям нужно непрерывное ядро, охватывающее этот переход. Обнаружение такого ядра является своего рода Святым Граалем для понимания того, был ли CO 2 частью этих изменений.

Только нетронутый лед из недр Антарктики может дать такое аккуратное, сплошное ядро. Научные группы из США, Европы, Австралии, Японии, Южной Кореи, Китая и России работают над его поиском. Европейцы продвинулись дальше всех. В 2022 году они начали бурение рядом с местом, где нашли ядро возрастом 800 000 лет. В прошлом полевом сезоне они залезли под лед примерно на 1,8 километра, говорит Фишер, входящий в европейскую команду. Следующим летом в Антарктике они планируют преодолеть глубину 2,7 километра и, надеюсь, получить свое древнее ядро.

Но мало кто думает, что в центре континента находится сплошной лед возрастом намного старше 1,5 миллионов лет. «Вы определенно не получите много миллионов лет», — говорит Фишер. Это означает, что более теплый плиоценовый климат – и его ключ к нашему потеплению в будущем – будет единственным заповедником отложений голубого льда.

Уже одно это делает этот голубой лед особенным, говорит Маркс Петерсон. «Очень редко можно быть исследователем ледяных кернов, изучающим плиоцен».