Под руководством Института исследований Балтийского моря им. Лейбница (IOW) был изучен керн отложений из юго-восточной части Тихого океана, который отражает последние 8 миллионов лет истории Земли.
Исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, показывает, что интенсивность Антарктического циркумполярного течения, соединяющего три основных океана мира, особенно чувствительна к изменениям температуры, что, в свою очередь, существенно влияет на обмен CO₂ между океаном и атмосферой.
Экспедиция и сбор образцов
Во время экспедиции на американском исследовательском судне в центральной и восточной частях южной части Тихого океана в 2019 году исследователи из IOW, Института Альфреда Вегенера, Центра полярных и морских исследований Гельмгольца (AWI, Бремен), обсерватории Земли Ламонта-Доэрти (LDEO, США) и Центра морских наук об окружающей среде MARUM (Бремен) собрали несколько кернов отложений. Учёный из IOW Антье Вегверth изучила один из этих кернов, чтобы сделать выводы о развитии климата за последние 8 миллионов лет.
Керн был взят на глубине 3800 метров вблизи пролива Дрейка. Этот пролив проходит между южной оконечностью Южной Америки и севером Антарктического полуострова и является самым узким местом Антарктического циркумполярного течения (ACC). ACC — это самое мощное океанское течение в мире, соединяющее Тихий, Атлантический и Индийский океаны.
Результаты исследования
Исследовательская группа изучила в общей сложности 300 образцов отложений из 380-метрового керна, используя метод, известный как алкеноновая палеотермометрия. Этот метод позволил достичь временного разрешения примерно в 25 000 лет за 8 миллионов лет, которые охватывает керн.
Алкеноны — это химические соединения, которые остаются после гибели одноклеточных известковых водорослей. Известковые водоросли выделяют карбонат кальция и встречаются в океанах по всему миру. Алкеноны различаются в зависимости от преобладающих температур, и их анализ даёт уникальную возможность сделать выводы о прошлых температурах поверхности моря.
Исследователи обнаружили, что между 2,2 и 5,3 миллиона лет назад интенсивность ACC увеличивалась во время длительных холодных периодов, продолжавшихся около 400 000 лет. Повышенная интенсивность ACC, вероятно, привела к более сильному перемешиванию глубинных вод океана, высвобождая CO₂ из океана в окружающую среду и, в конечном итоге, в атмосферу.
По словам ведущего автора исследования, учёного из IOW Антье Вегверth, повышенная интенсивность ACC во время таких длительных (400 000 лет) холодных периодов стала неожиданностью. Предыдущие исследования последних 1 миллиона лет показали увеличение интенсивности ACC во время сравнительно коротких (10 000 лет) тёплых периодов, а не во время холодных. Это говорит о том, что взаимодействие между океаном и атмосферой зависит от изучаемых временных масштабов и требует более детального изучения.
Кроме того, ранее предполагалось, что примерно 2,7 миллиона лет назад, во время начала великого оледенения в Северном полушарии, произошло глобальное похолодание. Однако исследование IOW показало относительно сильное потепление примерно на 5 °C в Южном океане и особенно в юго-восточной части Тихого океана в то время. Это потепление длилось 700 000 лет.
Исследовательская группа пришла к выводу, что потепление вместе с ослаблением ACC привело к накоплению парникового газа CO₂ в субполярных глубинах океана. Это сопровождалось постепенным удалением CO₂ из атмосферы и, в конечном итоге, похолоданием глобального климата.
Потепление могло также повлиять на частичное таяние антарктического ледяного покрова, что в конечном итоге привело к ослаблению формирования глубинных вод Северной Атлантики и циркуляции Атлантического океана, способствуя оледенению Северного полушария.
В последующем проекте будут изучены климатические и экологические условия и взаимодействие с соседней Патагонией за последние 8 миллионов лет с более высоким временным разрешением, чем раньше. Это будет способствовать лучшему пониманию климата и поможет улучшить текущие климатические модели.
Цель — получить возможность лучше оценивать будущие изменения климата. Особенно из Южного океана доступны ограниченные данные о прошлом климате, поэтому это исследование представляет собой важный источник данных для понимания глобального изменения климата в контексте глобального потепления.
Предоставлено Институтом исследований Балтийского моря им. Лейбница.