Древняя грязь показывает следы отступления льда на протяжении миллионов лет

Фото из открытых источников

На краю Западно-Антарктического ледового щита группа ученых провела несколько недель, живя в палатках на утрамбованном ветром снегу и работая посменно днем и ночью. Они не искали диких животных и не исследовали территорию – они бурили глубокие скважины подо льдом, чтобы добыть древнюю грязь.

Под слоем льда толщиной в 500 метров эта грязь может рассказать историю, которую сам лед рассказать не может в полной мере. Грязь сохраняет следы прошлых теплых периодов, раскрывая, как менялись океаны и как ледяной покров Антарктиды реагировал, когда климат был более жарким и менее стабильным, чем сегодня.

Ледяные покровы не стоят на месте. Они ползут, трескаются, а иногда и быстро отступают.

Западно-Антарктический ледовый щит вызывает серьезную обеспокоенность, поскольку в нем содержится достаточно льда, чтобы при полном таянии поднять глобальный уровень моря примерно на 4 метра.

Спутниковые наблюдения последних десятилетий показывают, что планета теряет массу все быстрее и быстрее, но ученые до сих пор не знают точного значения потепления, которое могло бы привести к быстрой потере массы.

В течение многих лет исследователям приходилось восстанавливать историю ледяного покрова, используя подсказки, собранные поблизости, такие как осадки, полученные при бурении рядом со льдом, под плавучими ледяными шельфами или в открытом море Росса и Южном океане.

Хотя эти данные об осадочных породах ценны, они не могут сравниться с информацией, полученной в результате бурения непосредственно под самим ледниковым покровом.

Именно поэтому эта новая буровая операция так необычна. Международная команда пробурила керн осадочных пород длиной более 200 метров, состоящий из древней грязи и камней, из-под 520 метров льда.

Работа проводилась в полевом лагере на ледяном хребте Крари, более чем в 700 километрах от ближайших антарктических станций: новозеландской базы Скотт и американской станции Мак-Мердо.

Проект называется SWAIS2C – Чувствительность Западно-Антарктического ледового щита к повышению температуры на 2°C. Руководителями проекта были два главных научных сотрудника: Хув Хорган и Молли Паттерсон.

«Эти данные позволят нам получить критически важную информацию о том, как Западно-Антарктический ледовый щит и шельфовый ледник Росса, вероятно, отреагируют на повышение температуры выше 2°C», — сказал Хорган из Университета Виктории в Веллингтоне. «Предварительные данные свидетельствуют о том, что слои осадочных пород в керне охватывают последние 23 миллиона лет, включая периоды, когда средняя глобальная температура Земли была значительно выше, чем на 2 °C по сравнению с доиндустриальным уровнем».

Если эта предварительная оценка подтвердится, то этот керн охватывает не только несколько ледниковых периодов. Он простирается на огромный промежуток времени, когда уровни углекислого газа, температура океана и береговые линии выглядели совсем иначе, чем сегодня.

Это важно, потому что климатологи используют прошлое для проверки реальности. Компьютерные модели могут имитировать потерю льда, но реальные данные из реальных теплых периодов помогают проверить, ведут ли себя эти модели так, как Земля вела себя на самом деле.

Когда исследователи поднимали керн по частям длиной около 3 метров, они заметили, что осадки были разными. Некоторые слои выглядели так, как можно было бы ожидать под ледяным покровом. Другие — нет.

«Мы наблюдали большую изменчивость. Некоторые отложения были типичны для ледниковых отложений, которые образуются под ледниковым покровом, как, например, на сегодняшнем леднике Крари», — сказал Паттерсон. «Но мы также видели материал, более типичный для открытого океана , шельфового ледника, плавающего над океаном, или края шельфового ледника, от которого откалываются айсберги».

Наиболее явные признаки наличия открытой воды были обнаружены в фрагментах раковин и остатках морских организмов, которым для выживания необходим свет. Свет не может пробиться сквозь сотни метров льда, что говорит о том, что в определенные периоды прошлого это место не было погребено под льдом так, как сейчас.

Ученые уже предполагали, что часть этого региона когда-то была открытым океаном, а это означало бы отступление шельфового ледника Росса, и, возможно, Западно-Антарктический ледовый щит также значительно отступил.

Проблема заключалась во времени. В какие периоды потепления это произошло? Насколько тёплой была планета в тот момент? И что происходило с океаном?

«Эти новые данные позволяют получить представление о последовательности изменений условий окружающей среды во времени и подтверждают наличие открытого океана в этом регионе», — сказал Паттерсон. «Помимо точного определения времени, когда это произошло, и соответствующей глобальной температуры, анализ поможет нам количественно оценить факторы окружающей среды, которые привели к отступлению ледникового покрова, например, определить температуру океана в то время».

Температура океана имеет значение, потому что теплая вода может разъедать лед снизу. Даже если воздух замерзает, немного более теплая вода в океане может истончить шельфовые ледники, ослабить их сцепление и позволить ледникам позади них ускорить движение.

Это не была быстрая буровая работа с теплым зданием поблизости и запасными частями на полке. В команде было 29 ученых, бурильщиков, инженеров и специалистов по полярным регионам, которые разбили лагерь на льду.

«Насколько нам известно, самые длинные керны осадочных пород, ранее пробуренные подо льдом, имеют длину менее 10 м. Мы превзошли нашу цель в 200 м и провели бурение в 700 км от ближайшей базы — это передовые научные исследования в Антарктике», — сказал Паттерсон.

Чтобы добраться до осадочных пород, им пришлось проделать отверстие горячей водой. Затем они опустили в это отверстие трубы. После того как каждый участок керна достигал поверхности, темп работы смещался в сторону высокой точности.

Ученые задокументировали его особенности, сфотографировали слои, просвечивали трубу рентгеновскими лучами и собирали образцы. Затем они спустили буровую установку обратно для следующего участка, соревнуясь со временем в месте, где каждый час в полевых условиях на счету.

«Когда был получен первый керн, это было прекрасное чувство, но потом начинаешь беспокоиться о следующем керне и о следующем за ним. Так что стресс сохраняется до самого конца», — сказал Хорган. «Но мы очень рады, что извлекли уроки из наших предыдущих трудностей и успешно извлекли эти геологические данные, которые помогут миру подготовиться к последствиям изменения климата».

Предварительное датирование в полевых условиях основывалось на крошечных окаменелостях морских организмов, обнаруженных в некоторых слоях. Это классический способ оценки возраста, поскольку определенные микроокаменелости встречаются в известных временных интервалах.

Далее следует более медленная, но более точная работа. Более широкая команда из 10 стран-участниц будет использовать различные методы для подтверждения и уточнения графика.

Образец керна был доставлен обратно на базу Скотт и вскоре отправится в Новую Зеландию, откуда образцы будут распределены среди ученых по всему миру для более глубокого анализа.

«Наша междисциплинарная международная команда уже сотрудничает, чтобы разгадать климатические тайны, скрытые в ядре галактики», — сказал Хорган. «После того, как наша буровая система была испытана в суровых антарктических условиях и успешно прошла проверку, мы планируем дальнейшие буровые работы, чтобы продолжить нашу миссию по изучению чувствительности Западно-Антарктического ледового щита к глобальному потеплению».

Главная цель проста в формулировке, но сложна в ответе: с какой скоростью будет сокращаться ледовая обстановка в Антарктиде, когда планета начнет нагреваться?

Этот грязный архив, извлеченный из-под земли в месте, которое большинство людей никогда не увидят, в конечном итоге может повлиять на то, как мы будем планировать меры по борьбе с повышением уровня моря в ближайшие десятилетия.