Ледники хранят слои истории, запечатлённые во льду
Ледяные керны позволяют учёным заглянуть в прошлое Земли и интерпретировать его, а также помогают понять будущее. В замёрзшей воде содержатся микроскопические отложения пыли, пыльцы и даже загрязняющих веществ, которые учёные используют для изучения изменений окружающей среды.
Лаборатория ледяных кернов DRI использовала этот метод, чтобы выявить атмосферное загрязнение свинцом и экономические потрясения в Древнем Риме.
Новое исследование
Недавнее исследование показало, что ледник во Французских Альпах датируется последним ледниковым периодом — это самый старый известный ледяной керн в регионе. Ледник содержит информацию об эпохе быстрых изменений: развитии сельского хозяйства в Западной Европе и наступлении индустриализации.
Исследование, опубликованное в PNAS Nexus, изучает 40-метровый ледяной керн с вершины Монблана. Используя методы радиоуглеродного датирования, исследовательская группа установила, что ледник содержит неповреждённую запись об аэрозолях и климате, насчитывающую не менее 12 000 лет.
Аэрозоли и климат
Аэрозоли — это мелкие капли и частицы в воздухе, такие как пустынная пыль, морские соли, сера от вулканических извержений, сажа от лесных пожаров, а также загрязняющие вещества и другие выбросы в результате деятельности человека.
Ледниковый лёд содержит наиболее подробную информацию о прошлых атмосферных аэрозолях, и это первый ледяной керн из европейского региона, который простирается до последнего климатического перехода.
Аэрозоли играют важную роль в региональном климате через взаимодействие с облаками и солнечной радиацией. Информация, полученная из ледяного керна, может помочь в точном моделировании климата как в прошлом, так и в будущем.
Джо Макконнелл, директор лаборатории ледяных кернов DRI, который является одним из авторов исследования, сказал: «Впервые у нас есть довольно полная альпийская запись химического состава атмосферных осадков и атмосферных осадков, начиная с мезолита».
Значение исследования
Расположение ледника в Альпах важно, поскольку он содержит более полную запись местного климата Европы, чем те, что найдены в отдалённых арктических льдах. Многие аэрозоли играют важную роль в формировании климата Земли, поэтому учёные хотят знать, как источники и концентрации в воздухе менялись в прошлом.
Ледяной керн, проанализированный в этом исследовании, был впервые собран в 1999 году некоторыми французскими авторами исследования. Он хранился в морозильной камере во Франции более 20 лет, прежде чем Макконнелл и его команда привезли его в лабораторию ледяных кернов DRI в Рино, штат Невада, где специализированное оборудование и методы, известные как непрерывный потоковый анализ, позволили растопить его и измерить химический состав слой за ледяным слоем.
Результаты исследования
Учёные были удивлены возрастом льда у основания керна, который составляет около 40 метров вглубь ледника. Другой керн, собранный с ледника, расположенного менее чем в 100 метрах от Коль-дю-Дом, содержит лёд, которому около века, несмотря на большую глубину. Учёные связывают это с сильными ветрами на Монблане.
Исследование показало, что температура во время последнего ледникового периода была примерно на 3 градуса Цельсия ниже, чем в текущую эпоху голоцена. Используя записи о пыльце, встроенные во льду, учёные восстановили летние температуры во время последнего ледникового периода, которые были примерно на 2 градуса Цельсия ниже по всей Западной Европе и примерно на 3,5 градуса Цельсия ниже в Альпах.
Фосфорный рекорд также рассказал исследователям историю об изменениях растительности в регионе за последние 12 000 лет. Концентрации фосфора во льду были низкими во время последнего ледникового периода, резко возросли в начале и середине голоцена, а затем неуклонно снижались в позднем голоцене. Это согласуется с распространением лесов в более тёплом климате и их сокращением после распространения современного общества и вырубки земель в результате развития сельского хозяйства и распространения промышленности.
Записи о морской соли также помогли исследователям изучить изменения исторических ветров. Ледяной керн показал более высокие показатели отложения морской соли во время последнего ледникового периода, что могло быть результатом более сильных западных ветров у берегов Западной Европы.
Аэрозоли морской соли могут рассеивать солнечную радиацию обратно в космос и влиять на климат за счёт воздействия на размер облачных капель и альбедо, что делает их важными факторами регионального климата.
История изменений пылевых аэрозолей во время климатического сдвига также нашла отражение в ледяном керне. Пыль служит важным фактором климата, поглощая и рассеивая поступающую солнечную радиацию и исходящее планетарное излучение, а также влияет на формирование облаков и осадков, действуя как ядра конденсации облаков.
Во время последнего ледникового периода количество пыли было примерно в 8 раз выше по сравнению с голоценом. Это противоречит лишь двукратному увеличению пылевых аэрозолей между тёплыми и холодными климатическими стадиями в Европе, смоделированному предыдущими климатическими моделями. Разница может быть объяснена увеличением потоков сахаранской пыли, оседающей в Европе, которая остаётся основным источником пыли в регионе.
Запись ледяного керна согласуется с другими палеоклиматическими записями, которые предполагают более засушливые условия над Средиземноморьем в более холодные климатические периоды.
Это исследование — только начало истории ледяного керна Монблана, поскольку учёные планируют продолжить его анализ на предмет индикаторов истории человечества. Первым шагом в раскрытии истории каждого ледяного керна является использование изотопов и радиоуглеродного датирования, чтобы установить, сколько лет каждому слою льда. Теперь, когда у учёных есть эта информация, они могут более подробно изучить, что она может рассказать нам о прошлых человеческих цивилизациях и их влиянии на окружающую среду.