Ледяной щит, покрывающий Гренландию, в четыре раза больше, чем Калифорния, и содержит достаточно воды, чтобы поднять глобальный уровень моря более чем на двадцать футов, если большая его часть растает. Сегодня уровень моря повышается, и основной причиной этого является таяние Гренландии. Понимание того, насколько быстро может продолжаться это таяние, является насущным вопросом для политиков и прибрежных сообществ.
Чтобы предсказать будущее ледяного щита, ученые попытались понять его прошлое, надеясь выяснить, что делал лед миллионы лет назад, когда Земля была на три или более градусов по Фаренгейту теплее, чем сейчас.. Но наше понимание сложного поведения ледяного щита примерно 125 000 лет назад было в лучшем случае фрагментарным.
Теперь два первых в своем роде исследования дают новое представление о глубокой истории ледяного щита Гренландии, оглядываясь назад на миллионы лет дальше, чем позволяли предыдущие методы. Тем не менее, эти два исследования представляют весьма противоречивые данные о том, как ледяной щит Гренландии мог отреагировать на изменение климата в прошлом, что делает еще более актуальной необходимость понять, может ли и каким образом гигантский ледяной щит резко ускорить свое таяние в ближайшем будущем.
Два новых исследования были опубликованы в журнале Nature 8 декабря, в том числе исследование, проведенное геологом из Университета Вермонта Полом Бирманом.
Лед на Востоке
Бирман и четверо его коллег из UVM, Бостонского колледжа, Ливерморской лаборатории Лоуренса и Имперского колледжа Лондона изучили глубокие керны ила на дне океана, содержащие кусочки коренных пород, которые выветрились у восточной стороны Гренландии. Их результаты показывают, что Восточная Гренландия активно омывалась ледниковым льдом на протяжении большей части последних 7,5 миллионов лет, а также указывают на то, что ледяной щит на этой восточной стороне острова не таял полностью, если вообще таял, в последние несколько лет. миллионов лет. Этот результат согласуется с существующими компьютерными моделями.
Их полевые данные также предполагают, что во время крупных похолоданий климата за последние несколько миллионов лет ледяной щит расширился до ранее свободных ото льда областей, «показывая, что ледяной щит в Восточной Гренландии реагирует на и отслеживает глобальное изменение климата», - говорит Бирман. «Таяние, которое мы наблюдаем сегодня, возможно, выходит за рамки поведения ледяного щита Гренландии на протяжении многих миллионов лет».
Поскольку данные, собранные командой, получены только из образцов с восточной стороны Гренландии, их результаты не дают окончательной картины всего ледяного щита Гренландии. Но их исследование, проведенное при поддержке Национального научного фонда, дает убедительные доказательства того, что «ледяной щит в Восточной Гренландии существовал почти непрерывно в течение семи миллионов лет», - говорит Джереми Шакун, геолог из Бостонского колледжа, один из руководителей нового исследования..«Он был прыгающим и динамичным, но он был там почти все время».
Контрастные результаты
В другом исследовании в журнале Nature под руководством Йорга Шефера из Земной обсерватории Ламонта-Доэрти и Колумбийского университета и его коллег изучили небольшой образец коренных пород из одного места под серединой существующего ледяного щита и пришли к тому, что кажется, другой вывод: Гренландия была почти свободна ото льда по крайней мере 280 000 лет в течение среднего плейстоцена - около 1,1 миллиона лет назад. Эта возможность отличается от существующих компьютерных моделей.
«Эти результаты кажутся противоречивыми, но они могут и не быть таковыми», - говорит Бирман из UVM. Он отмечает, что оба исследования имеют «некоторую размытость», по его словам, в том, что они могут сделать в отношении краткосрочных изменений и размера древнего ледяного щита. «Их исследование немного похоже на одну иголку в стоге сена, - говорит он, - а наше - это как иметь весь стог сена, но не знать, насколько он велик."
Это потому, что данные Шефера и его коллег поступают из одной точки в центре Гренландии, указывая на ряд возможных сценариев того, что произошло в прошлом, в том числе на несколько, которые бросают вызов образу Гренландии, постоянно покрытой обширный ледяной щит в плейстоцене. Напротив, данные Бирмана и его коллег свидетельствуют о непрерывной активности ледяного щита над восточной Гренландией, но не могут различить, было ли это связано с тем, что в Восточной Гренландии были остатки, или же ледяной щит оставался по всему острову, колеблясь в размерах по мере того, как климат нагревался и охлаждался в течение миллионов лет.
«Вполне возможно, что обе эти записи подходят для разных мест», - говорит Бирман. «Оба этих исследования используют одинаковую инновационную технику и позволяют нам заглянуть в прошлое намного дальше, чем мы могли это делать раньше».
Новый метод
Обе группы ученых использовали «новый мощный инструмент для ученых Земли», говорит Дилан Руд, ученый из Имперского колледжа Лондона и соавтор исследования под руководством Бирмана: изотопы в зернах кварца, произведенные когда коренная порода подвергается бомбардировке космическими лучами из космоса. Изотопы возникают, когда горная порода находится на поверхности Земли или рядом с ней, но не тогда, когда она погребена под покрывающим ее ледяным щитом. Глядя на соотношение двух из этих созданных космическими лучами элементов - алюминия-26 и бериллия-10, заключенных в кристаллах кварца и измеренных в ускорительном масс-спектрометре, - ученые смогли рассчитать, какова длина пород в их образцах. был открыт для неба, а не покрыт льдом.
Этот изотопный метод использовался в течение нескольких десятилетий для измерения эрозии на суше, но это его первое применение к образцам океанского керна, сказал Ли Корбетт, исследователь с докторской степенью в UVM и соавтор с Бирманом. «Это никогда не делалось с морскими отложениями», - говорит она. Их результаты решают основную проблему попытки отличить глубокую историю льда от коренных пород: каждый раз, когда ледяной щит отступает, а затем снова отрастает, он стирает коренные породы и изотопные записи своего собственного прошлого. «Трудно различить циклы ледяного щита на суше, потому что он уничтожает доказательства, - говорит она, - но сбрасывает эти доказательства в океаны, заархивированные слоями на дне."
Теперь Корбетт, Шакун и другие применяют этот изотопный метод к дополнительным кернам, взятым у побережья Гренландии, чтобы получить более полную и точную картину долгой истории всего ледяного щита. И они уже применили новый изотопный метод далеко за пределами Гренландии, в частности, при исследовании гораздо более крупных и загадочных ледяных щитов, покрывающих Антарктиду.
«Эти два явно противоречащих друг другу - но не обязательно противоречащих - исследования в области природы действительно поднимают вопрос о том, что мы недостаточно знаем о том, как ледяные щиты работают на больших глубинах», - говорит Бирман. «Мы должны признать важность развития полярной науки, чтобы понять, как устроен наш мир. И прямо сейчас, поскольку мы выбрасываем в атмосферу огромные потоки парниковых газов, нам действительно нужно знать, как устроен наш мир».
Динамика гигантского ледяного щита Антарктиды полна вопросов и катастрофического потенциала. «Но в одной только Гренландии связано такое повышение уровня моря, что многие города и длинные участки береговой линии оказались под водой, - говорит Пол Бирман, - включая собственность Дональда Трампа во Флориде."