Исследователи нашли способ отображать изменения скорости глубоководных течений с помощью самого скромного материала - грязи. Этот подход, о котором сообщается в журнале Deep-Sea Research Part I, может предоставить ученым лучшую основу для понимания поведения древних океанских течений и, в эпоху растущих опасений по поводу изменения климата, помочь им определить, какой уровень колебаний можно считать поводом для беспокойства.
Действуя подобно гигантским конвейерным лентам, океанские течения переносят воду, нагретую мощными солнечными лучами, через экватор к полюсам. По мере того как вода охлаждается и отдает свое тепло в атмосферу, районы на севере и юге получают выгоду от теплого воздуха. В свою очередь, течения регулируют температуру вдоль экватора, предлагая путь отвода части тепла.
Скорость океанских течений сильно варьируется, но ученые все больше обеспокоены тем, что антропогенное изменение климата меняет их естественный поток. Если повышение температуры моря и повышение уровня пресной воды из-за таяния ледяных шапок замедлят течения, это может нанести ущерб глобальным погодным системам и помешать их жизненно важной роли в противодействии неравномерному распределению солнечной радиации, достигающей поверхности Земли.
Чтобы полностью понять, что происходит с течениями сегодня и является ли это экстраординарным, исследователям необходимо построить картину того, как они вели себя с течением времени.
Современные измерители течений, сделанные из стали и пластика, широко использовались только для отслеживания течений глубоко под поверхностью с 1960-х годов, поэтому, чтобы понять, как естественные колебания течений в течение длительных периодов времени, ученые полагаются на прокси, такие как изменения во времени естественной радиоактивности частиц.
Новое исследование под руководством профессора Ника Маккейва, научного сотрудника колледжа Святого Иоанна и почетного профессора кафедры наук о Земле Кембриджского университета, позволило найти способ использовать размер частиц грязи, осевших на дне океана. для измерения изменений скорости, с которой текут океанские течения, предлагая ученым еще одно средство для выявления закономерностей в скорости древних течений.
Течения подхватывают и уносят частицы грязи, выбрасывая более крупные зерна по мере их замедления. Со временем в слоях отложений накапливается рекордный размер частиц, осевших на дне океана.
Для исследования Маккейв посетил различные месторождения глубоководного ила у восточного побережья США, Исландии и Португалии, где работают современные измерители течений. С исследовательских кораблей исследователи отправили инструменты на глубину до четырех километров под водой и извлекли «керны» или образцы отложений со дна океана.
Средняя скорость осадконакопления в Мировом океане составляет около двух-трех сантиметров за тысячу лет, но в курганах грязи, которые исследовал Маккейв, откладывается до 50 сантиметров за тысячу лет, что дает исследователям поперечный разрез слоев отложений с гораздо более четкой картиной того, как слои частиц грязи соотносятся с периодами времени.
Маккейв получил записи со счетчиков течений и проверил их на предмет средней скорости потока. Затем из керна он взял верхние два сантиметра осадка и искал мельчайшие частицы размером более 10 микрон, где один микрон равен одной миллионной части метра.
Сравнивая размер частиц грязи с данными измерителей течений, Маккейв смог откалибровать, как размер частиц грязи соотносится с текущей скоростью.
Маккейв сказал: «Хотя калибровка не была достаточно точной, чтобы сказать, какой была точная текущая скорость в течение определенного года истории, она может дать точное измерение того, насколько текущая скорость изменилась между двумя моментами времени - например, между ледниковым периодом и теплым периодом, подобным нынешнему. Это около 20 000 лет. Но изменчивость течения Атлантического океана с начала 1800-х годов также можно проследить и показать, что она тесно связана с изменениями температуры.
Использование грязи в качестве измерителя течений дает нам еще одно средство для наблюдения за долгосрочными тенденциями и может привести к улучшению компьютерного моделирования, которое лучше учитывает глубоководные течения океана. Мы знаем, что скорости океанских течений могут сильно различаться, но имея данные это показывает закономерности, уходящие во времени дальше, чем последние 50 лет, которые могли бы сказать нам, какой уровень колебаний должен вызывать тревогу».