Ослабление океанских течений могло привести к усилению ледниковых периодов

Фото из открытых источников

Группа исследователей из Бернского университета с помощью бурения осадочных пород обнаружила, что около миллиона лет назад замедление океанического течения в Северной Атлантике сыграло решающую роль в более длительных и интенсивных ледниковых периодах. Результаты также могут помочь лучше понять будущие сценарии изменения климата.

На протяжении примерно последних 800 000 лет климат Земли переживал череду теплых и ледниковых периодов, каждый из которых имел цикл около 100 000 лет. Эти климатические циклы вызваны повторяющимися изменениями орбиты Земли вокруг Солнца. Однако в период 1,2 миллиона лет назад и даже раньше климат Земли следовал другому ритму, определяемому наклоном земной оси: циклу теплых и ледниковых периодов, длившемуся около 41 000 лет.

Причины этого изменения климатических циклов, называемого «среднеплейстоценовым переходом», до сих пор занимают умы ученых. Группа исследователей во главе с Иваном Эрнандесом-Альмейдой из глобальной исследовательской сети Past Global Changes, базирующейся в Бернском университете, использовала бурение осадочных пород для изучения роли изменений океанических течений в Северной Атлантике и, таким образом, показала, как они могут повлиять на климат Земли в будущем. Результаты их исследования были опубликованы в журнале Nature Communications.

В качестве основы для своих исследований исследовательская группа использовала керны осадочных пород, полученные в рамках Международной программы океанического бурения (IODP) в регионе к югу от Исландии. На протяжении сотен тысяч лет частицы морской воды, включая микроокаменелости, такие как планктон, откладываются слой за слоем в осадочных породах. Эти частицы сохраняют информацию о преобладающих условиях в океане в то время, таких как температура или содержание кислорода, и делают осадочные породы ценным климатическим архивом последних миллиона лет и более.

С помощью геохимических измерений чувствительных к кислороду элементов, таких как марганец и фосфор, а также анализа ископаемых микроорганизмов, обитающих на дне, — так называемых бентосных фораминифер, — исследователи реконструировали, насколько хорошо глубокие слои Северной Атлантики были обеспечены кислородом в период от 1,1 миллиона до 800 000 лет назад.

«Нам удалось показать, что во время этих изменений климатических циклов глубинные районы Северной Атлантики неоднократно переживали холодные фазы, в которых содержание кислорода значительно снижалось», — говорит соавтор исследования Иван Эрнандес-Альмейда из Центра изучения глобальных изменений прошлого при Бернском университете. «Особенно удивительно, как долго сохранялись эти условия низкого содержания кислорода в регионе, который сейчас считается очень хорошо вентилируемым».

По мнению исследователей, причина этого заключается в том, что во время ледниковых периодов в Северную Атлантику попадало большое количество талой пресной воды от постоянно растущих ледников и их айсбергов. Эта более легкая пресная вода стабилизировала верхний слой океана и, таким образом, ослабила формирование океанического течения, переносящего богатую кислородом воду в глубины. Помимо недостатка кислорода, что имело серьезные последствия для экосистем в глубоководных районах, ослабление океанического течения привело к накоплению большего количества растворенного углерода в результате микробного разложения мертвых организмов в глубоководных районах.

«Поскольку из-за ослабления глубинных течений в Северной Атлантике меньшее количество растворенного в океане CO2 могло достигать поверхности и улетучиваться в атмосферу, произошло снижение концентрации CO2 в атмосфере, расширение полярных ледяных щитов и, следовательно, похолодание планеты», — говорит Эрнандес-Альмейда. «Это сделало Северную Атлантику — наряду с Южным океаном — центральной ареной для перехода к более длительным и холодным ледниковым периодам».

Таким образом, исследование заполняет важный пробел: предыдущие работы в основном были сосредоточены на процессах в Южном океане. Новые данные показывают, что глубинная циркуляция и условия содержания кислорода также значительно изменились в Северной Атлантике, и, следовательно, оба полярных региона одновременно способствовали изменению циклов ледниковых периодов.

Результаты исследования также имеют важное значение в контексте современных изменений климата. Климатические модели предсказывают, что течение в Атлантическом океане может ослабнуть в результате глобального потепления и увеличения притока талой воды из Гренландии. «Наше исследование показывает, что даже в гораздо более холодные периоды на Земле изменения притока пресной воды были достаточны для нарушения переноса воды в глубины Северной Атлантики, что имело разрушительные и необратимые последствия для климата и биоразнообразия», — говорит Эрнандес-Альмейда. «Это важный предупреждающий сигнал о том, насколько чувствительно эта система может реагировать даже сегодня. Поэтому такое похолодание ни в коем случае не будет хорошей новостью в контексте антропогенного глобального потепления».

На следующем этапе бернский исследователь хотел бы изучить, как глубинная циркуляция и содержание кислорода в Северной Атлантике менялись в другие теплые и холодные периоды истории Земли. Цель состоит в том, чтобы лучше понять, когда происходит смещение этого баланса. «Это также стало бы важным открытием в отношении современных изменений климата», — заключает Эрнандес-Альмейда.