На протяжении миллионов лет климат Земли колебался между холодными и тёплыми периодами. Во время так называемых «тёплых межледниковых периодов» — тёплых фаз, которые наблюдались между 800 000 и 430 000 лет назад, — концентрация CO2 в атмосфере составляла всего 240–260 ppm (частей на миллион, то есть молекул на миллион молекул воздуха). В более поздние межледниковые периоды она достигала 280–300 ppm. Для сравнения: из-за выбросов человека концентрация углекислого газа в атмосфере сейчас превышает 420 частей на миллион. До сих пор оставалось неясным, почему более ранние периоды потепления были менее жаркими. Новое исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, показывает, что решающим фактором является Южный океан, омывающий Южный полюс.
«Наши данные показывают, что более сильная стратификация (разделение на слои) Южного океана была решающей для сравнительно прохладных межледниковых периодов перед событием Мид-Бранч», — говорит доктор Хуан Хуан, ведущий автор исследования. Событие Мид-Бранч — это значительное изменение климата, которое произошло около 430 000 лет назад. После него межледниковые периоды стали теплее, продолжительнее и характеризовались более высоким уровнем CO2 в атмосфере. «Благодаря новому методологическому подходу мы смогли выявить даже краткосрочные изменения в океане, что позволило получить гораздо более детальное представление о динамике Южного океана».
Команда учёных проанализировала железомарганцевую кору, собранную на континентальной окраине Антарктиды на глубине около 1600 метров. Эта кора растет крайне медленно и сохраняет химический состав морской воды на протяжении сотен тысяч лет.
Используя новую лазерную технологию, известную как 2D-лазерная абляция, при которой крошечные образцы материала подвергаются испарению, а затем анализируются, исследователи изучили изотопный состав свинца, сохранившегося в земной коре. Изотопы свинца показывают, насколько сильно перемешивались слои воды в океане в прошлом. Новый метод также позволяет проводить абсолютное датирование слоёв одного и того же образца земной коры. Таким образом, можно реконструировать изменения климата в прошлом с очень высоким временным разрешением.
«Лазерный метод открывает совершенно новые возможности для реконструкции климата, — говорит доктор Ян Фитцке, физик. — Он позволяет лучше понять роль Южного океана в глобальном углеродном цикле, что важно для прогнозирования изменений климата».
Во время тёплых межледниковых периодов Южный океан был более стратифицирован — верхние и нижние слои воды перемешивались меньше. Это означало, что больше углерода оставалось в глубинах океана и не попадало в атмосферу. Меньшее количество CO2 в атмосфере, в свою очередь, приводило к ослаблению парникового эффекта, снижению температуры в Антарктике и увеличению площади антарктического ледникового щита. Полученные результаты подчёркивают решающую роль изменений в океане для чувствительности климатической системы Земли.
[Фото: ru.123rf.com]