У побережья Антарктики морской лёд отступил к южному континенту, и, подобно тому как откручивают крышку бутылки с газировкой, это снижение давления замедлило процесс критически важного улавливания углекислого газа, что резко ускорило потепление планеты.
Всё это происходило тысячи лет назад, во время одного из предсмертных звонов последнего ледникового периода. Однако морской лёд и в наше время отступает, поэтому крайне важно понять эти океанические процессы, которые оказывают столь сильное влияние на Землю.
Давно известно, что потепление Антарктического океана способствовало окончанию последнего ледникового периода, но традиционная гипотеза утверждала, что глубоководные воды вокруг Антарктиды и глубинные воды Северной Атлантики нагревались по принципу «качелей», предполагая, что когда одна ослабевала, другая усиливалась, — говорит Чэнфэй Хэ, климатолог из Северо-Восточного университета.
Новый взгляд на процессы
Хэ, доцент кафедры морских и экологических наук в Северо-Восточном университете, обнаружил то, что может стать причиной радикальной переоценки. Вместо того чтобы воды этих двух океанов колебались туда-сюда при повышении температуры, Хэ и его коллеги-исследователи, используя радиоуглеродное датирование глубоководных отложений морского дна, обнаружили, что формирование придонных вод «одновременно ослабевало», — говорит он. Их исследование опубликовано в журнале Nature Communications.
Антарктическая придонная вода (AABW) — это вода, которая образуется, когда чрезвычайно холодная и солёная вода опускается у берегов Антарктиды из-за формирования морского льда. Эта плотная вода затем течёт на север по дну океана, в конечном итоге поднимаясь на поверхность. Насколько быстро и как быстро эта глубоководная вода поднимается, называется скоростью опрокидывания — процессом, который связывает все океаны вместе в цикле, называемом термохалинной циркуляцией.
Формирование AABW улавливает огромное количество «атмосферного CO₂ в глубоком океане на протяжении столетий», — говорит Хэ. Если его скорость опрокидывания увеличивается — то есть если улавливающие углерод воды в глубоком океане поднимаются на поверхность и быстрее высвобождают этот CO₂ — это может стать «критическим переломным моментом, который может кардинально изменить региональные климаты, нарушить погодные условия во всём мире и снизить способность океана поглощать углекислый газ».
Радиоуглеродное датирование
Понятие радиоуглеродного датирования (или даже просто словосочетание) знакомо многим, но как мы датируем океан, а тем более его движения?
Хэ говорит, что радиоуглерод — это определённый изотоп углерода, «радио» потому, что он радиоактивен и, следовательно, распадается с предсказуемой скоростью, — «действует как естественные часы в морской воде».
Когда морская вода находится на поверхности, она приобретает современный изотоп радиоуглерода. По мере того как она опускается (возможно, становясь частью формирования AABW), радиоуглерод затем распадается с известной скоростью и в конечном итоге оседает на морском дне, где учёные могут собрать свои основные образцы.
Но с помощью «современной модели системы Земли, в которой мы отслеживаем как движение воды, так и радиоуглерод во времени», Хэ и его команда сделали удивительное наблюдение: «То, что выглядело как более быстрая глубоководная вода в Южном океане 17 000 лет назад, на самом деле было более медленной водой, которая только начинала иметь более молодой возраст радиоуглерода на поверхности».
В ранний период дегляциации, между 15 000 и 17 000 лет назад, морской лёд отступил, и формирование антарктической придонной воды ослабло — то есть процесс, создающий AABW, замедлился, со временем улавливая меньше CO₂.
Согласно модели исследователей, это говорит о том, что две придонные водные формации — в Северной Атлантике и в Антарктиде — ослабли одновременно, как две массивные ёмкости для хранения, внезапно отказавшиеся принимать больше CO₂.
«Внезапно», — здесь речь идёт примерно о двух тысячелетиях, но на них пришлась половина всего роста CO₂ за 8 000 лет дегляциации, согласно статье.
«Мы наблюдаем подобные закономерности сегодня», — пишет Хэ. «Недавние наблюдения показывают, что AABW ослабевает по мере потепления Южного океана».
«Понимание того, как эти массивные водные массы вели себя во время прошлых климатических переходов, помогает нам лучше прогнозировать будущие изменения», — говорит Хэ.
По мере того как океаны продолжают нагреваться, улавливание углерода в глубоком океане будет замедляться всё больше и больше, «потенциально влияя на глобальное распределение тепла, улавливание углерода и региональные климатические модели».
Предоставлено Северо-Восточным университетом.