Пыль в атмосфере увеличила продолжительность ледниковых эпох на Земле миллион лет назад
Об этом пишут ученые в статье, опубликованной в Proceedings of the National Academy of Sciences.
Цикличность климатических процессов на нашей планете объясняется с помощью циклов Миланковича, которые определяют попадающее на нее количество солнечного света при данном положении Земли относительно Солнца, Луны и других планет. Но поскольку эта модель не включает в себя многие факторы, определяющие климат на Земле, продолжительность циклов может изменяться. Известно, что в среднем плейстоцене, около одного миллиона лет назад длительность ледниковых эпох выросла с 40 тысяч лет до 100 тысяч лет, а их средняя температура — заметно упала. Однако из-за того, что для этого периода недостаточно доступных данных о содержании углерода, точные причины этого явления до сих пор являются предметом споров. Факторами, которые могли повлиять на эти процессы, называют изменение длительности циклов атмосферного углекислого газа и процессы изменения структуры ледяного щита Земли.
Группа палеоклиматологов из Великобритании, Австралии, Швейцарии и Германии под руководством Томаса Чока (Thomas B. Chalk) из Университета Саутгемптона решила изучить, какая из этих причин является определяющей. В своем исследовании ученые сравнили вероятность двух возможных сценариев. По первому из них изначальной причиной было падение уровня углекислого газа в атмосфере, которое повлекло за собой похолодание в ледниковую эпоху. По второму механизму, наоборот, увеличение площади ледяных щитов на Земле произошло независимо от падения уровня CO2. Кроме того, возможен и смешанный сценарий, при котором происходила синхронизация фазы циклов углерода и увеличения площади ледников с их взаимным влиянием друг на друга.
Прямая информация о содержании углекислого газа в атмосфере по составу ледяных кернов доступна только для последних 800 тысяч лет, поэтому для анализа ситуации около миллиона лет назад, ученым пришлось проводить реконструкцию циклов углерода по косвенным данным — содержанию в раковинах фораминифер изотопов бора-11 и кислорода-18. С помощью такого подхода ученые оценили динамику длительности ледниковых эпох в среднем плейстоцене, изменение уровня моря и разницу в содержании углекислого газа между ледниковой и межледниковой эпохами. Оказалось, что эта разница выросла почти в два раза (с примерно 43 микроатомсфер до 75), а длительность ледниковых эпох выросла. Что интересно, увеличение площади ледяных щитов в это время происходило быстрее, чем понижался уровень углекислого газа. То есть именно этот процесс, скорее всего, произошел сначала и запустил уже все остальные связанные с ним.
Для подтверждения своей гипотезы механизма похолодания авторы работы провели компьютерное моделирования для каждого из сценариев. Оказалось, что действительно к подобной динамике приводит именно первичное увеличение ледяного щита. Это приводит к увеличению количества пыли в атмосфере (к этому может приводить как само охлаждение атмосферы и понижение влажности, так и изменение направлений ветров). При этом эти ученые отмечают, что к таким результатам приводят несколько различных моделей реконструкции климата.
По словам авторов работы, вне зависимости от того, какой именно механизм запустил увеличение площади ледяных щитов в среднем плейстоцене, одним из главных достижений работы является обнаружение прямой связи между изменением климата на Земле, суммарной массой ледяных щитов и полярными океаническими течениями, а все эти процессы в свою очередь определяют изменение углекислого газа при смене холодной эпохи на теплую.