Клімат Антарктиди за 50 тисяч років
Стаття написана Павлом Чайкою, головним редактором журналу «Пізнавайка». З 2013 року з моменту заснування журналу Павло Чайка присвятив себе популяризації науки в Україні та світі. Основна мета як журналу, так і цієї статті – пояснити складні наукові теми простою та доступною мовою.
Міжнародна антарктична експедиція розпочала буріння глибокої свердловини, якій передбачається пройти через усю товщу льодовикового покриву, що сягає близько 3,5 км. Зі свердловини витягують крижаний керн і проводять ізотопно-кисневий аналіз льоду. Так дізнаються про кліматичні умови дуже далекого минулого.
Ізотопно-кисневий аналіз ґрунтується на тому, що відносна концентрація стабільних ізотопів кисню О18 в атмосферних опадах істотно залежить від температури їх утворення. Тому, аналізуючи зразки льоду з глибоких свердловин, можна отримати відомості про умови харчування льодовикових покривів та про температури, що супроводжували снігонакопичення десятки та сотні тисяч років тому.
Раніше було досліджено колонки льоду з двох свердловин, що досягли льодовикового ложа: на станції Кемп Сенчурі у північно-західній Гренландії та на станції Берд у Західній Антарктиді. Проте, у цих районах висота льодовикових щитів сильно коливається, тобто ізотопний склад льоду відбиває як кліматичні зміни, так і включає значні «некліматичні» ефекти.
Було пробурено дві свердловини, обидві глибиною близько 950 м. Ізотопно-кисневі дослідження одержаного керну дали палеокліматичну характеристику Центральної Антарктиди за майже 50 тис. років.
За результатами аналізу 250 зразків льоду побудовано палеотемпературний ізотопний профіль. Згідно з застосованою віковою моделлю, він охоплює період 46,5 тис. років. При обчисленні віку передбачалися незмінними параметри, що впливають на динаміку льоду, такі, як товщина льодовикового покриву, середня річна швидкість акумуляції, швидкість течії льоду. Подібні припущення недалекі від істини, оскільки природні умови Центральної Антарктиди відрізняються особливою консервативністю.
Головною кліматичною подією за цей період було різке потепління, яке почалося близько 15 тис. років тому і закінчилося близько 15 тис. років тому. Таким чином, лід, взятий глибше 270 м, очевидно, відноситься до кінця верхнього плейстоцену, а потепління, що настало, відповідає початку голоцену.
Верхня ділянка ізотопного профілю до глибини 270 м характеризується середньою величиною -54%, а нижня, починаючи з глибини 350 м -59%. Така відмінність означає, що під час утворення нижньої частини товщі льоду в Антарктиді було приблизно на 5°С холодніше, ніж у наступний період.
Ізотопний профіль відбиває поряд з основним кліматичним кордоном зміни менш значні, що охоплюють порівняно короткі відрізки часу. Так, протягом 4000 років (між 15 і 11 тис. років тому), коли йшло потепління, зафіксовано два короткочасні, відносно тепліші періоди, кожен тривалістю близько 500 років, що збігаються за часом з відомими в північній півкулі міжльодовиками Беллінг та Алеррід. Між 7,5 та 4 тис. років до н. е., судячи з наведених тут даних, у Центральній Антарктиді наступали оптимальні кліматичні умови.
Що стосується епохи від 15 тис. років тому і далі в глибину століть, то тут ми бачимо чергування холодніших і тепліших періодів на загальному тлі холодного плейстоцену. За нашими даними, виділяються три «теплі» періоди, що належать до 27—24,5; 36-32,5 і 41-39 тис. років тому, розділених чотирма холоднішими епохами. Якщо перші співвідношення ізотопів кисню О18 і О16 становить переважно від —56% до —57%, то друге воно нижче: від —58% до —59%. Така відмінність свідчить про багатовікові коливання температури в Центральній Антарктиді 15—45 тис. років тому на 2—3°С.
Порівняння наведеного профілю з аналогічним профілем, отриманим у Гренландії, показує, що їх характер загалом ідентичний. Це означає, що основні температурні зміни у полярних областях обох півкуль протягом останніх 50 тис. років відбувалися синхронно.
Вік придонних верств льодовика в Центральній Антарктиді становить багато сотень тисяч років. Тому буріння свердловини до льодовикового ложа дозволить вивчити лід та умови його формування протягом усього четвертинного періоду. Ці результати матимуть унікальне значення для палеокліматології.
Автор: В. М. Котляков, доктор географічних наук.