>

Таємниці змін клімату приховують інертні гази

Двадцять тисяч років тому наша планета була скована льодовим панцирем. Потужні шари криги вкривали значну частину Північної Америки, Європи та Патагонії. Температура повітря та води за межами тропіків була на 4-23 градуси холоднішою, ніж сьогодні, в залежності від місця розташування.  Це все одно не так холодно як відгуки на нашу останню статтю. Атмосфера теж була іншою.  Вміст вуглекислого газу був приблизно на 35% нижчим.

Чому скінчився льодовиковий період?

Але раптово все змінилось. Ми до цього часу не знаємо напевно в чому причина, але факт лишається фактом. Наша планета вступила у міжльодовиковий період, який і триває останні 11 000 років.

Світло на це загадкове питання намагалися пролити Берейтер та його колеги. Вони нещодавно повідомили, що благородні гази, уловлені льодовиками Антарктиди, приховують від нас точну інформацію про середню температуру океанів під час потепління з безпрецедентною точністю (± 0.25 ° C) і високою роздільною здатністю (250 років). Ці дані дозволять вченим сформулювати точніші гіпотези про перехід від останнього льодовикового періоду до сучасних теплих умов.

Джерела знань про клімат минулого

Звідки ми взагалі дізнаємось, наскільки комфортною для купання була вода океанів у далекому минулому? Значну частину інформації про температуру водички за останні кілька тисяч років ми черпаємо від викопних рештків морських істот. Наприклад, чимало цікавого розповідає співвідношення іонів металів у раковинах молюсків, розташування хімічних зв’язків в алкенонах. Якщо Вас раптом лякає останнє слово в попередньому реченні, то жодної паніки. Алкенони – це вуглеводи, які виробляють кілька планктонних водоростей з класу Prymnesiophyceae. Ці речовини змінюють свою структуру у залежності від  температури. Множина цих даних – дуже цінна. Але складні реакції біологічних об’єктів на фактори живої та неживої природи вносять значні похибки в інтерпретацію результатів.

Щоб уникнути цих проблем Берейтер та його колеги звернулися до благородних або ж інертних газів, які полонила крига нашої планети.

Ice core
Льодовий керн із Західного антарктичного льодового листа. Джерело: Анаіс Орсі / WAIS-Divide SCO

Переваги інертних газів

Благородні гази  реагують лише на зміни фізичних умов, оскільки вони не воліють вступати в хімічні та біологічні взаємодії (справжні соціопати!). Але розчинність благородних газів, особливо таких як криптон та ксенон, залежить саме від температури. Чому ж її не використати?

Гази постійно циркулюють між океаном і атмосферою. Коли океан зігрівається, криптон і ксенон стають менш розчинними у воді, і океан забирає менше цих газів з атмосфери. Тоді їхня кількість в атмосфері збільшується. Саме тому лишається зайнятися кропіткою, але цікавезною робою з підрахунків елементарних та ізотопних співвідношень цих елементів у повітряних бульбашках, що зберігаються у зібраних зразках криги. Вуаля! Жодної магії і надійний орієнтир для підрахунку температури океану в минулому знайдено.

Дистанційна машина часу

Наприклад, дані  дослідників показують, що різниця температур між холодним льодовиковим періодом і теплим міжльодовиків’ям (до індустріального періоду) становила 2,57 ± 0,24 ° С. Висока роздільна здатність методу дозволяє перевірити палеокліматичні моделі у багатьох часових точках. Тому жоден цікавий період змін температур не лишиться без уваги!

Зокрема це дослідження дозволяє по-новому поглянути на події Пізнього Дріасу, 13 000-11 500 років тому. Цей період був перервою у загальній тенденції потепління. Вчені вважають, що у цей час температура в Північній півкулі зменшилася на кілька градусів, але продовжувала зростати, можливо, навіть при прискореному темпі, у південній півкулі. Берейтер та його колеги повідомляють, що середня температура океану суттєво зросла під час Пізнього Дріасу, значно більше, ніж було оцінено до цього часу. Підвищення температури становило 1,6 ° C лише за 700 років. Це приблизно в 1,7 рази швидше, ніж океан теплішає зараз через глобальні зміни клімату. Причини цього давнього потепління ще слід дослідити.

Автори представляють кілька захоплюючих гіпотез, які випливають з їхніх даних. Наприклад, спостережувана залежність середньої температури океану, кількості вуглекислого газу та температури антарктичного повітря говорять про те, що саме події в Південній півкулі вивели Землю з льодовикового періоду. Ймовірно, велике потепління під час Пізнього Дріасу сталося в результаті зміни атлантичної меридіональної оберненої циркуляції.

Топографічна карта північних морів та субполярних басейнів з схемою циркуляції поверхневих течій (суцільних кривих) та глибинних течій (пунктирні криві), які утворюють частину атлантичної меридіональної циркуляції. Кольори кривих показують приблизні температури. Джерело: R. Curry, Woods Hole Oceanographic Institution/Science/USGCRP.

Тепер настав час роботи вчених, що займаються кліматичним моделюванням. Вони мають перевірити свої гіпотези та уточнити їх. Титанічна праця буде потрібна для того, щоб використовувати весь потенціал цього прекрасного методу дослідження.

Оригінальна стаття:  Nature 553, 39–44 (04 January 2018) doi:10.1038/nature25152

Хайлайт у Nature:  doi: 10.1038/d41586-017-08721-4

 

-->