Северный Ледовитый океан когда-то был гигантским пресноводным озером. Только после того, как сухопутный мост между Гренландией и Шотландией погрузился достаточно глубоко, огромное количество соленой воды хлынуло из Атлантики. С помощью климатической модели исследователи из Института Альфреда Вегенера продемонстрировали, как происходил этот процесс, что позволило нам впервые более точно понять, как возникла атлантическая циркуляция в том виде, в каком мы ее знаем сегодня. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.
Каждый год, ок. 3 300 кубических километров пресной воды впадает в Северный Ледовитый океан. Это эквивалентно десяти процентам от общего объема воды, которую все реки мира ежегодно переносят в океаны. В теплом и влажном климате эоцена (около 56-34 млн лет назад) приток пресной воды, вероятно, был еще больше. Однако, в отличие от сегодняшнего дня, в тот геологический период не было водообмена с другими океанами. Приток соленых атлантических и тихоокеанских вод, которые сегодня проникают в Северный Ледовитый океан из Тихого океана через Берингов пролив и из Северной Атлантики через Гренландско-Шотландский хребет, был невозможен - регион, который сегодня полностью затоплен, был над морем в то время.
Только после исчезновения сухопутного моста между Гренландией и Шотландией появились первые океанские проходы, соединяющие Арктику с Северной Атлантикой и делающие возможным водообмен. Используя модель климата, исследователи из Института Альфреда Вегенера и Центра полярных и морских исследований им. Гельмгольца (AWI) успешно смоделировали влияние этого геологического преобразования на климат. В своих симуляциях они постепенно погрузили сухопутный мост на глубину 200 метров. «На самом деле этот процесс тектонического погружения длился несколько миллионов лет», - говорит климатолог Майкл Старц, первый автор исследования. «Интересно, что самые большие изменения в схемах циркуляции и характеристиках Северного Ледовитого океана произошли только тогда, когда сухопутный мост достиг глубины более 50 метров под поверхностью».
Эта пороговая глубина соответствует глубине поверхностного перемешанного слоя и определяет, где заканчиваются относительно легкие арктические поверхностные воды и начинается нижележащий слой впадающих североатлантических вод. «Только когда океанический хребет находится ниже поверхностного перемешанного слоя, более тяжелая соленая вода Северной Атлантики может течь в Арктику с относительно небольшими препятствиями», - объясняет Старц. «Как только океанский проход между Гренландией и Шотландией достиг этой критической глубины, был создан соленый Северный Ледовитый океан, каким мы его знаем сегодня.«Формирование океанских проходов играет важнейшую роль в истории глобального климата, так как приводит к изменению переноса тепла в океане между средними и полярными широтами.
Теория о том, что Арктический бассейн когда-то был изолирован, подтверждается открытием окаменелостей пресноводных водорослей в эоценовых глубоководных отложениях, которые были получены во время международного бурения вблизи Северного полюса в 2004 году. То, что когда-то было сухопутным мостом, теперь лежит ок. 500 метров под океаном и почти полностью состоит из вулканического базальта. Исландия - единственный участок, оставшийся над поверхностью.