Колебания ледникового климата могли повлиять на раннюю эволюцию человека

Фото из открытых источников

Исследователи выявили «переломный момент» около 2,7 миллиона лет назад, когда глобальные климатические условия перешли от относительно теплых и стабильных к холодным и хаотичным, поскольку континентальные ледниковые щиты расширялись в северном полушарии.

После этого перехода климат Земли начал колебаться между теплыми межледниковыми периодами и холодными ледниковыми эпохами, что было связано с медленными циклическими изменениями орбиты Земли. Однако ледниковые периоды после этого переломного момента стали гораздо более изменчивыми, с большими колебаниями температуры в относительно короткие промежутки времени, примерно в тысячу лет.

Международная группа исследователей под руководством Кембриджского университета проанализировала химический состав глубоководных кернов, взятых со дна моря у побережья Португалии. Они изучили химический состав отложений — в частности, соотношение таких элементов, как кальций, титан, цирконий и стронций, — чтобы реконструировать скорость изменения климата.

«До 2,7 миллионов лет назад ситуация была относительно спокойной, пока мы не начали наблюдать первые признаки сильных «похолоданий», — сказал руководитель исследования профессор Дэвид Ходелл из Кембриджского факультета наук о Земле. — Эти события могли быть предвестниками грядущих перемен, потому что 2,5 миллиона лет назад мы начинаем видеть отчетливую картину множественных быстрых колебаний климата Земли в тысячелетних масштабах. С тех пор изменчивость стала постоянной особенностью ледникового климата, что согласуется с тем, что мы видим в ледяных кернах Гренландии во время последнего ледникового периода».

Рост ледниковых щитов и быстрые тысячелетние изменения климата, похоже, происходили одновременно. Эта картина изменчивости была согласована в разных кернах, взятых из разных мест, что является убедительным подтверждением того, что сигналы отражают широкомасштабные климатические события, а не только локальные вариации.

«Именно в это время начался ледниково-межледниковый цикл», — сказал Ходелл. «Ледниковые периоды были не просто холодными, они также отличались высокой изменчивостью с большими колебаниями температуры в относительно короткие промежутки времени».

Этот переломный момент в климате совпал с появлением рода Homo, к которому принадлежат современные люди, что позволяет предположить, что климатические колебания могли сыграть роль в формировании ранней эволюции человека. Результаты опубликованы в журнале Science.

Образцы осадочных пород были извлечены со дна моря у берегов Португалии во время экспедиции Международной программы океанических исследований (IODP). Осадки в этом месте накапливаются настолько быстро и непрерывно, что фиксируют историю климата с разрешением, обычно встречающимся только в полярных ледяных кернах, но эти осадочные керны охватывают период на миллионы лет дальше во времени, чем ледяные керны, что позволяет исследователям проанализировать историю климата за последние 5,3 миллиона лет.

«Меня удивило превосходное качество и разрешение кернов осадочных пород, а также детализация климатических сигналов, зафиксированных в них», — сказал Ходелл.

Появление резких климатических колебаний в кернах осадочных пород совпало с другим важным изменением в Северной Атлантике: первым повсеместным появлением «ледяных обломков»: зерен горных пород, унесенных в море айсбергами.

Эти слои обломков свидетельствуют о том, что ледяные щиты разрослись до размеров, достаточных для достижения океана, от них откалывались айсберги, которые таяли по мере дрейфа. Эти ледяные щиты, заканчивающиеся в море, могут дестабилизировать океаническую циркуляцию и вызывать резкие климатические перепады.

Предыдущие исследования показали, что около 2,5 миллионов лет назад, в период роста ледников, известный как морская изотопная стадия 100, Северная Атлантика пережила несколько волн откола айсбергов, что совпадает по времени и количеству с периодами похолодания, обнаруженными в кернах осадочных пород.

Керны показывают, что эти быстрые климатические колебания происходили только тогда, когда оледенение пересекало определенный порог. Исследователи описывают это как вхождение климата в «оптимальную точку», где ледяные щиты были достаточно большими, моря достаточно холодными, а океаническая циркуляция достаточно чувствительной, чтобы перейти в период нестабильности, отмеченный резкими изменениями. После достижения этого порога тысячелетняя изменчивость стала неотъемлемой особенностью ледникового климата в течение четвертичного периода (последние 2,6 миллиона лет).

«Этот период усиления ледникового периода является самым недавним из основных климатических переломных моментов за последние 66 миллионов лет», — сказал Ходелл.

Переход произошел приблизительно во время появления рода Homo, к которому принадлежат современные люди. Ранее исследователи предполагали, что быстрые изменения климата Земли могли повлиять на эволюцию человека, поскольку ему пришлось бы адаптироваться к изменениям климата и растительности, чтобы выжить.

Расширяя историю изменения климата, исследование меняет понимание учеными того, когда и как возникли резкие климатические изменения, и показывает, как ледяные щиты Земли способны влиять на глобальные климатические модели в различных временных масштабах.