Древний раскол континента способствовал образованию ледяного щита Антарктиды

Фото из открытых источников

Когда Антарктида отделилась от Африки во время распада суперконтинента Гондвана 160 миллионов лет назад, этот разрыв не только разделил континенты. Согласно исследованию, опубликованному в журнале Science, он, возможно, также спровоцировал медленные колебания во внутренней части планеты, которые в конечном итоге привели к образованию гор в Восточной Антарктиде. Это поднятие, в свою очередь, может объяснить давнюю загадку: как начал формироваться массивный ледяной щит Антарктиды?

Ранее геологи считали, что последствия континентального рифтогенеза ограничиваются самим разломом, где растягивается земная кора и извергаются вулканы. Однако недавние исследования показывают, что рифтогенез может также генерировать волны глубоко в горячих породах мантии, которые распространяются, медленно перемещаясь под континентами в течение миллионов лет. По мере прохождения эти волны сносят плотные породы с подножия континента, заставляя его подниматься, как буй. «Это очень длительный процесс», — говорит Томас Гернон, геолог из Университета Саутгемптона, возглавлявший исследование. «Это как цепная реакция».

В течение последних нескольких лет Гернон и его коллеги развивали эту идею — по сути, дополнение к теории тектоники плит — и утверждали, что мантийные волны могут объяснить геологические загадки вдали от активных границ плит, включая загадочные вулканические извержения и возвышенные плато во внутренних районах континентов. Теперь они использовали её для объяснения загадочного происхождения Антарктического ледового щита.

Геологические данные свидетельствуют о том, что лед образовался 34 миллиона лет назад, несмотря на то, что глобальные температуры и концентрация парниковых газов в атмосфере были выше, чем сегодня. Сравнимые ледяные щиты в Северном полушарии появились лишь 20 миллионов лет спустя, когда концентрация парниковых газов снизилась, а планета охладилась.

Одна из возможных причин заключается в том, что у Антарктиды было преимущество: высота над уровнем моря. Но на протяжении десятилетий ученые имели лишь смутное представление о земле, погребенной под несколькими километрами льда. Антарктиду часто называли «полюсом невежества», — говорит Матье Морлигем, гляциолог из Дартмутского колледжа. Однако за последние 15 лет такие организации, как Британская антарктическая служба (BAS) и НАСА, финансировали исследования с помощью самолетов, оснащенных радарами, проникающими сквозь лед. BAS объединила все известные профили в исчерпывающую карту, которая показала пересеченную местность, такую как горы Гамбурцева — горный хребет, скрытый подо льдом в Восточной Антарктиде. Полученные изображения достаточно хороши, чтобы «теперь на их основе можно строить геологические аргументы», — говорит Морлигем.

Эти горы трудно объяснить. Они возвышаются глубоко в сердце континента, вдали от тектонических границ, и их резкий рельеф предполагает, что они недолго оставались на поверхности, прежде чем были защищены от эрозии слоями льда. Используя ряд геодинамических моделей, Гернон и его коллеги обнаружили, что мантийные волны, возникшие в результате распада Гондваны, достигли Восточной Антарктиды 50 миллионов лет назад, подняв горы Гамбурцева более чем на 1 километр за следующие 15 миллионов лет. Свидетельства первоначального всплеска эрозии от крутых гор появляются в отложениях, образовавшихся в прибрежной зоне примерно в это же время, говорит Джон Гудж, геолог из Университета Миннесоты в Дулуте. «Это происходит в определенный период».

Затем исследователи объединили данные об истории поднятия земной коры с климатическими моделями и моделями ледяного покрова. Результаты показывают, что поднятие ландшафта позволило образоваться изолированным альпийским ледникам в высокогорных районах, таких как горы Гамбурцева, в то время как континент оставался намного теплее, чем сегодня. К 40 миллионам лет назад, по мере продолжения поднятия земной коры и длительного медленного снижения температуры, в Восточной Антарктиде образовалась обширная возвышенная область, где снег мог сохраняться круглый год, обеспечивая опору для ледяного покрова континента. «Это критический порог в наших моделях, это место, где проходила снеговая линия», — говорит Гернон.

В новой работе изложен правдоподобный механизм, который никто раньше не рассматривал, при этом, по словам Гуджа, остается место и для общей тенденции к похолоданию. «Для меня это очень убедительно».

Однако мантийные волны, возможно, не отражают всей картины. Исследование, недавно опубликованное в журнале Nature Geoscience, выявило свидетельства того, что часть Восточной Антарктиды подверглась необычной форме тектонического растяжения, называемой вращательным растяжением, при котором земная поверхность растягивается подобно разворачивающемуся бумажному вееру. Причина и время этого явления неясны, но «однажды увидев это, вы уже не сможете этого развидеть», — говорит Жаклин Аустерманн, геодинамик из Колумбийского университета.

Хотя такое растяжение образует глубокие котловины, оно также может сжимать земную кору вдоль её окраин. Поскольку горы Гамбурцева расположены недалеко от одной из таких окраин, возможно, что и растяжение, и мантийные волны способствовали поднятию суши, на которой образовался крупнейший в мире ледниковый покров, говорит Эджидио Армадильо, геофизик из Генуэзского университета, возглавлявший исследование, опубликованное в журнале Nature Geoscience. «Обычно реальный мир гораздо сложнее, чем наши простые модели».