Антарктида
© Designed by Freepik by freepik is licensed under public domain
Около двенадцати тысяч лет назад на Земле произошло событие, изменившее ход истории: планета покидала эпоху льдов и вступала в тёплый голоцен. Моря и океаны начали дышать иначе, а человек — обживаться на новых землях. Недавнее исследование проливает свет на то, какую ключевую роль сыграл Южный океан в этом климатическом переломе. Об этом сообщает издание Science Daily.
Тайна Южного океана и ледникового перехода
Учёные из Лаошанской лаборатории в Циндао под руководством доктора Хуан Хуана, совместно с геохимиком Маркусом Гутьяром из института GEOMAR, изучили историю донных вод Антарктики. Их цель заключалась в том, чтобы проследить, как далеко простирались антарктические донные воды (AABW) на протяжении последних тридцати двух тысяч лет и как они влияли на климатические процессы.
"Мы хотели понять, как изменилось влияние антарктической донной воды, самой холодной и плотной водной массы в мировом океане, во время последней дегляциации и какую роль она играет в глобальном углеродном цикле", — отмечает доктор Хуан.
Исследователи проанализировали девять кернов донных отложений из Атлантического и Индийского секторов Южного океана. Пробы брали с глубин от 2200 до 5000 метров, чтобы восстановить химическую подпись морской воды, сохранившуюся в слоях осадков.
"Растворённый неодим и его изотопный состав служат надёжными индикаторами происхождения глубоководных масс", — объясняет доктор Гутьяр.
Анализ показал, что изотопный состав неодима достиг современных значений примерно 12 000 лет назад. До этого в отложениях преобладали значения, нехарактерные для нынешнего океана. Это указывало на застой глубинных вод, которые в течение тысячелетий оставались почти неподвижными.
Когда океан молчал: застой и накопление углерода
Во времена последнего ледникового периода донные воды Антарктики не распространялись широко. Глубины Южного океана были заняты древними тихоокеанскими водами — предшественниками современных циркумполярных глубинных вод (ЦГВ). Они были богаты углеродом, но почти не соприкасались с поверхностью, удерживая углекислый газ в недрах океана. Это поддерживало низкий уровень CO2 в атмосфере.
Когда Земля начала стремительно теплеть — примерно 18-10 тысяч лет назад, — объём антарктической донной воды стал увеличиваться. Этот процесс шёл в два этапа, совпадая с антарктическими потеплениями. Усиление вертикального перемешивания позволило углероду, накопленному в глубинах, подняться к поверхности и попасть в атмосферу, что стало одним из факторов выхода планеты из ледниковой эпохи.
"Потепление вокруг Антарктиды сократило площадь морского льда, усилило поступление талой воды и изменило солёность океана, делая донные воды менее плотными и более подвижными", — поясняет Гутьяр.
Этот процесс нарушил устойчивое равновесие водных масс и запустил активный обмен между поверхностными и глубинными слоями.
Северное влияние оказалось слабее, чем думали
Долгое время считалось, что именно Северная Атлантика, где формируется глубинная вода (САГВ), играет решающую роль в глобальной циркуляции океанов. Однако новые данные показывают: северное воздействие оказалось менее значительным. Главным двигателем изменений стал сам Южный океан. Замещение древних, богатых углеродом вод свежими антарктическими потоками повысило уровень CO2 в атмосфере и окончательно завершило ледниковый период.
Южный океан и современное потепление
"Сравнения с прошлым не бывают точными, но важно понимать, сколько энергии содержится в системе. Изучая реакцию океана на древние потепления, мы лучше понимаем, что происходит сегодня", — подчёркивает Гутьяр.
Сегодня Южный океан вновь становится центром климатических процессов. Его воды глубже тысячи метров нагреваются быстрее, чем другие океаны планеты. Это вызывает беспокойство: вместе с теплом океан выделяет больше углекислого газа, что может ускорить глобальное потепление.
Чтобы прогнозировать будущее, учёные изучают физические и химические изменения океана, сопоставляя их с палеоклиматическими данными. Керны осадочных пород остаются уникальным архивом: они позволяют заглянуть в эпохи, когда климат Земли уже был теплее современного, и тем самым уточнить прогнозы по утрате массы антарктических ледников.
Сравнение древних и современных климатических циклов
Древние данные показывают, что климат Земли всегда был чувствителен к небольшим изменениям баланса тепла и углекислого газа. Современное потепление происходит гораздо быстрее, чем переходы между ледниковыми циклами в прошлом. Тогда процесс длился тысячи лет, сегодня — десятилетия.
Эти различия подчёркивают, насколько хрупка система "океан — атмосфера". Если во времена голоцена потепление шло естественным образом, то нынешние изменения в значительной степени связаны с деятельностью человека. Сжигание топлива, вырубка лесов и рост концентрации парниковых газов ускоряют процессы, аналогичные тем, что некогда вывели планету из ледниковой эпохи, но теперь они разворачиваются в десятки раз быстрее.
Плюсы и минусы изучения донных вод
Исследование донных вод имеет очевидные преимущества:
- позволяет восстановить климатическую историю с высокой точностью;
- помогает понять, как океаны регулируют уровень CO2;
- даёт ключ к прогнозам будущего потепления.
Однако есть и сложности:
- бурение кернов требует дорогостоящих экспедиций;
- анализ изотопов требует точных лабораторных методов;
- данные нужно сопоставлять с другими источниками, чтобы избежать ошибок интерпретации.
Таким образом, несмотря на технические трудности, значение таких исследований огромно: они помогают связать древние процессы с современными климатическими тенденциями.
Советы по наблюдению за изменениями климата
Следите за публикациями крупных научных центров — GEOMAR, NOAA и Ламонтовской обсерватории, где регулярно появляются обновления по состоянию океанов.
Обращайте внимание на долгосрочные климатические графики, а не на краткосрочные температурные колебания.
Поддерживайте проекты по снижению выбросов CO2 - от энергосбережения до внедрения возобновляемых источников.
Изучайте историю климата: понимание прошлых эпох помогает трезво оценивать происходящее сегодня.
Популярные вопросы о Южном океане
1. Почему Южный океан важен для климата?
Он поглощает и распределяет тепло, регулирует содержание CO2 и напрямую влияет на погодные процессы по всему миру.
2. Как измеряют изменения в донных водах?
Учёные анализируют химический состав осадочных кернов, включая изотопы элементов вроде неодима, чтобы понять, откуда пришли и как двигались водные массы.
3. Что значит "циркумполярные глубинные воды"?
Это старые, богатые углеродом массы, циркулирующие вокруг Антарктиды на больших глубинах. Они медленно перемещаются и играют ключевую роль в глобальном углеродном цикле.