В пещере в Южной Америке сохранилось скрытое предостережение ледникового периода

Фото из открытых источников

Ледяные керны сохраняют подробную информацию о температурах и атмосферных условиях в прошлом, охватывающую сотни тысяч лет. В тропиках, напротив, сохранилось гораздо меньше следов, что значительно затрудняет реконструкцию изменений температуры в этих регионах.

Новое исследование помогло восполнить этот пробел, используя данные об образовании древней пещеры в Бразилии. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.

Исследование показало, что тропические температуры изменялись гораздо быстрее, чем ожидали ученые во время одного из самых драматических климатических событий последнего ледникового периода.

В 2009 году в груде обломков внутри пещеры Рей-ду-Мату в саванне на юго-востоке Бразилии были обнаружены обломки сталагмита. Сталагмиты образуются слой за слоем, поднимаясь от дна пещеры, по мере того как капает богатая минералами вода.

Анжела Ампуэро из Университета Сан-Паулу (USP), и ее коллеги распознали в слоистых породах скрытый температурный индикатор. Каждая полоса содержала в себе крошечные поры той самой воды, из которой она была сделана. Уникальность образца заключалась в его моменте обнаружения.

Тщательное датирование показало, что порода неуклонно росла примерно с 22 500 до 9 300 лет назад, охватывая весь период дегляциации, длительный период оттепели от последнего ледникового периода до теплого мира, который мы знаем сегодня.

Секрет кроется в этих захваченных каплях, которые ученые называют жидкостными включениями, — микроскопических карманах древней капельной воды, запечатанных в кристалле. Если провести правильный анализ, исследователи смогут восстановить температуру в пещере в день закрытия каждого из углублений.

Для их измерения требуется лазер и терпение. Исследователи охлаждают один из участков, пока вода в нем не окажется на грани образования пузырьков, посылают лазерный импульс, чтобы вызвать образование пузырька, а затем нагревают его, пока он не исчезнет.

Температура в месте исчезновения показывает, насколько тёплой была пещера в прошлом. Они провели анализ примерно 40 капель на каждый слой, на 21 участке столба, а затем усреднили полученные значения.

Это обеспечило редкую точность. Многие тропические оценки для этого периода имеют погрешность более чем в 1,7 °C, в то время как эта оценка позволила определить каждую точку с точностью до доли градуса.

Слои, расположенные в правильном порядке, рассказывают ясную историю. Температура в пещере повысилась с примерно 14,4 °C в самые холодные периоды ледникового периода до примерно 20,0 °C к началу теплого периода, который начался около 10 000 лет назад. 

Это также согласуется с более ранней оценкой, полученной на основе данных о грунтовых водах северо-восточной Бразилии. Однако более ранние записи не учитывали меньшие колебания, скрытые внутри процесса потепления.

Кривая Ампуэро поднимается в два больших этапа, прерываемых кратковременным похолоданием около 14 000 лет назад. Это снижение совпадает с антарктической холодной реверсией — кратковременной паузой в потеплении в южном полушарии, которую также зафиксировали ледники и озера в Андах. Хотя похолодание было незначительным, пещера его уловила. Слабый холод запечатлелся в камне на 14 000 лет.

На втором этапе данные приобретают драматический характер. Как раз в тот момент, когда около 12 900 лет назад начался похолодание на севере, известное как период младшего дриаса, температура в пещере подскочила примерно на 1,4 °C за два столетия.

По естественным меркам, это сильный толчок вверх. Изменения в Атлантическом океане, по-видимому, объясняют потепление. Когда мощное опрокидывающее течение в Атлантике замирает, тепло накапливается в Южной Атлантике.

Образцы донного ила свидетельствуют о том, что атлантическая циркуляция, вызывающая опрокидывание океана, практически прекратилась. Исследователи полагают, что скопившееся тепло затем распространилось на сушу и способствовало повышению температуры в пещере.

Замедление темпов роста также привело к увеличению количества осадков в регионе, что могло бы охладить его в условиях более плотной облачности. Однако пещера демонстрирует обратную картину. В самые влажные периоды потепление неуклонно нарастало, поэтому количество осадков и температура развивались раздельно, а не компенсировали друг друга.

Сравнение с сегодняшним днем — вот в чем суть исследования. Тот самый быстрый естественный толчок, пик потепления в период младшего дриаса, все же происходил медленнее, чем потепление, зафиксированное в этом регионе с 1980 года.

Температура воздуха возле пещеры повышается почти на 0,33 °C за десятилетие. Современное потепление здесь происходит более чем в два раза быстрее, чем самые быстрые темпы дегляциации за всю историю. Причина очевидна.

В настоящее время концентрация углекислого газа увеличивается почти на 19 частей на миллион за десятилетие, что намного быстрее, чем любой естественный рост, зафиксированный в далеком прошлом.

Разрыв должен увеличиться. Климат еще не сравнялся с количеством углерода, уже находящегося в атмосфере, поэтому авторы ожидают, что темпы потепления будут продолжать расти в течение десятилетий, прежде чем стабилизируются.

Впервые в центрально-восточной части Южной Америки появились данные о температуре тропических регионов суши, достаточно точные для того, чтобы с уверенностью отслеживать изменения во времени.

Это позволяет определить общее потепление около 5,6 °C и зафиксировать внезапный скачок, вызванный влиянием океана, который в более старых методах был сведен к нечеткому дрейфу. Такая точность делает эту пещеру эталоном. Модели, созданные для прогнозирования будущего региона, теперь можно проверить, сопоставив их с достоверными местными данными.

Полученные результаты представляют собой прямой локальный ориентир, а не полагаются исключительно на косвенные оценки. Отдельное исследование связывает это с растущей нагрузкой на северную часть Амазонии.

Главный смысл заключается в скорости. Конец ледникового периода был драматическим периодом естественных климатических изменений, однако антропогенное потепление происходит еще быстрее и не показывает признаков замедления.