Старейший ледяной керн даст ответ, каким был климат на Земле 1,5 миллиона назад

Насколько далеко в прошлое могут привести данные с ледяного керна? В настоящее время ученые определили районы в Антарктиде, которые, как они сообщают, могут хранить информацию о климате Земли и парниковых газах, уходящую на 1,5 миллиона лет назад – что на сегодняшний день почти в два раза старше старейшего выбуренного ледяного керна.


/Dome Fuji – Купол Фудзи, Dome Argus – Купол Аргус, South Pole – Южный полюс, Ridge B – Подъем B, Lake Vostok – Озеро Восток, Dome Concordia – Купол Конкордия, Lakes District – Район озер/

Изучая климат прошлого, ученые могут лучше понять, как температура реагирует на изменения в концентрации парниковых газов атмосфере. Это в свою очередь позволяет делать более точные прогнозы изменения климата в будущем. «Ледяные керны содержат небольшие пузырьки воздуха и, таким образом, представляют собой единственное непосредственное хранилище состава атмосферы прошлого», – поясняет Хубертус Фишер (Hubertus Fischer), профессор-климатолог Бернского университета в Швейцарии. Ледяной керн длиной 3,2 км, выбуренный почти десятилетие назад в месте Купол Конкордиа (Dome Concordia) или просто Купол С (Dome С) в Антарктиде, раскрыл историю климата длительностью 800 000 лет, показав, что парниковые газы и температура, как правило, менялись одновременно. В настоящее время международная группа ученых желает выяснить, что этому предшествовало.
 
График изменения разницы температур (°C) во времени (тысяч лет назад)
Изображение: AutoPilot (CC BY-SA 3.0)
 
Основной целью их поиска является изменение климата, которое, как показало изучение морских отложений, произошло, приблизительно, в период от 1,2 миллиона лет назад до 900 000 лет назад. «Переход Среднего Плейстоцена (The Mid Pleistocene Transition) является наиболее важным и загадочным периодом времени в ближайшей истории климата нашей планеты», – говорит Фишер. Климат земли естественным образом сменяется периодами потепления и сильного похолодания (ледниковые периоды) на протяжении тысяч лет. До этого перехода период изменения составлял, приблизительно, 41 000 лет, однако впоследствии стал 100 000 лет. «Причина такого изменения неизвестна».
 
Ученые-климатологи полагают, что парниковые газы сыграли роль стимулирующего фактора перехода, но нужно пробурить лед, чтобы подтвердить их догадки. «Информация о концентрации парниковых газов того времени может быть получена только с антарктического ледяного керна, захватывающего период последних 1,5 миллиона лет. Такого ледяного керна ещё не существует, однако лед того времени должен, в принципе, находиться в Антарктическом ледяном щите.
 
Так как снег падает и оседает на поверхность ледяного щита, он спрессовывается под весом нового снега, падающего на поверхность, превращаясь в твердый монолитный лед на протяжении тысяч лет. Давление верхних слоев ледяного щита заставляет нижние слои сжиматься, приводя к тому, что годичные слои льда становятся все тоньше и тоньше с глубиной. Это приводит к появлению очень старого льда на глубинах близких к коренной подстилающей породе.
 
Однако бурение вглубь для получения более старого ледяного керна не обязательно означает находку керна, который простирается дальше в прошлое. «Если толщина льда слишком велика, то старый лед снизу прогревается геотермальным нагревом настолько, что способен растаять», – объясняет Фишер. «Это именно то, что произошло в месте Купол С (Dome C) и ограничило его возрастом в 800 000 лет».
 
19 сантиметровый срез ледяного керна из проекта GISP 2 с глубины 1 855 м, демонстрирующий годичную структуру слоев, освещенную снизу оптоволоконным источником света. Срез содержит 11 годичных слоев с летними слоями (отмечены стрелками) зажатых между более темными зимними слоями.
 
Проблема в том, что горизонтальные движения льда над коренной подстилающей породой могут затрагивать самые нижние слои льда, что приводит к перемешиванию годичных слоев.
 
Для определения возможных мест нахождения в Антарктиде такого льда с возрастом 1,5 миллиона лет и с неперемешанными слоями мы собрали существующие данные о климате и состоянии льда в Антарктике, а затем использовали обычный лед и модель теплового потока для нахождения областей, где такой старый лед может существовать», – поясняет соавтор Эрик Волф (Eric Wolff), член Британской Антарктической Службы (British Antarcatic Survey), находящийся сейчас в Кембриджском университете.
 
Группа ученых пришла к выводу, что лед с возрастом 1,5 миллиона лет должен все ещё находиться в основании восточной Антарктиды, в районах близких к основным куполам – наивысшим точкам на ледовом щите, расположенным близко к южному полюсу, как описывается в исследовании в журнале Climate of the Past. Эти результаты подтверждают результаты ещё одного исследования, также недавно опубликованного в журнале Climate of the Past.
 
Ледяной керн. Изображение: Laurent Augustin (CC BY-SA 3.0)
 
Был также обнаружен следующий ключевой момент, что ледяной керн, уходящий так далеко в прошлое должен находиться между глубинами 2,4 км и 3 км – ближе, чем ледяной керн с возрастом 800 000 лет с предыдущей экспедиции. Следующим шагом будет исследование определенных мест для бурения для измерения температуры и толщины льда в основании ледяного щита до выбора окончательного места бурения.
 
«Проект по глубокому бурению в Антарктиде может начаться в течение 3-5 следующих лет», – утверждает Фишер. «Такой срок понадобиться для логистического планирования и обеспечения финансирования такого захватывающего широкомасштабного международного исследовательского проекта стоимостью порядка 50 миллионов евро».
 
Снежная поверхность на станции Купол С является типичной для большей части поверхности континента.