Углеродный цикл Земли имеет решающее значение для контроля содержания парниковых газов в нашей атмосфере и, в конечном итоге, нашего климата.
Ледяные щиты, которые в настоящее время покрывают около 10 процентов поверхности нашей Земли, считались 20 лет назад замороженными пустошами, лишенными жизни и с подавленным химическим выветриванием - несущественными частями углеродного цикла.
Теперь ведущая в мире международная команда под руководством профессора Джеммы Вадхэм из Школы географических наук Бристольского университета и Института окружающей среды Кабота собрала воедино множество данных, опубликованных за последние 20 лет, чтобы продемонстрировать что ледяные щиты больше нельзя рассматривать как замороженные и пассивные части земного углеродного цикла.
Их результаты опубликованы сегодня в журнале Nature Communications.
Профессор Вадхэм сказал; «Уникальный набор условий, существующих под ледяными щитами, делает их важными реакторами в земном углеродном цикле.
Здесь сильное измельчение породы движущимся льдом, жидкая вода в изобилии, а микробы процветают в зонах таяния, несмотря на негостеприимные условия - ледяные щиты разрушают их коренную породу, адаптированные к холоду микробы обрабатывают грунтовую породу и увеличивают выделение питательных веществ. а ледниковые талые воды экспортируют это питательное вещество в океаны, что также стимулирует подъем дополнительных питательных веществ из глубины на морских окраинах ледников.
"Все эти питательные вещества поддерживают рыболовство и стимулируют выделение углекислого газа (CO2) из атмосферы."
Соавтор, профессор Роб Спенсер из Университета штата Флорида, добавил: «Ледяные щиты также очень эффективно накапливают огромное количество углерода, поскольку они растут над морскими отложениями, почвой и растительностью».
Только на Антарктическом ледяном щите потенциально хранится до 20 000 миллиардов тонн органического углерода - в десять раз больше, чем, по оценкам, в вечной мерзлоте Северного полушария.
Часть этого углерода выбрасывается в талые воды и питает морские пищевые сети. Углерод, который остается в глубоких частях ледяных щитов, превращается в газообразный метан в результате микробной и/или геотермальной активности, которая может храниться в виде твердого гидрата метана при низких температурах и условиях высокого давления.
"Мы понятия не имеем, насколько стабильным будет потенциальный гидрат метана в условиях потепления климата, если ледяные щиты станут тоньше. Имеются свидетельства прошлых стадий истощения ледяных щитов в Европе, что подледниковый гидрат метана существовал и может быть быстро освобождается, если лед становится тоньше."
Исследование также совершает прогулку во времени к последнему переходу от ледниковых (холодных) к межледниковым (теплым) условиям в наши дни, анализируя ядра океанов вокруг Антарктиды в поисках подсказок, которые могут связывать питательное вещество ледяного покрова (железо) экспорт через антарктические айсберги в меняющуюся продуктивность Южного океана - важного глобального поглотителя углерода.
Соавтор, доктор Джон Хокингс из Университета штата Флорида/GFZ-Potsdam, сказал: «Одним из важных способов, которым Южный океан поглощает углерод из атмосферы, является рост фитопланктона в его поверхностных водах».
Однако эти крошечные обитающие в океане растения ограничены наличием железа. Мы долго думали, что атмосферная пыль была важным поставщиком железа в эти воды, но теперь мы знаем, что айсберги содержат богатые железом отложения, которые также удобряют океанские воды по мере таяния айсбергов».
Профессор Карен Кохфельд, палеоокеанограф и соавтор из Университета Саймона Фрейзера, добавила: «То, что вы видите в кернах океанов из субантарктики, связано с потеплением климата в конце последнего ледникового периода., поставки отложений айсбергов (и, следовательно, железа) в субантарктический Южный океан падают, как и продуктивность морской среды, в то время как CO2 растет.
"Хотя существует множество возможных причин роста CO2, данные убедительно свидетельствуют о том, что сокращение поставок железа в Южный океан через айсберги могло быть одним из факторов".
Что важно в этом исследовании, так это то, что оно объединяет работы сотен ученых со всего мира, опубликованные за три десятилетия, чтобы показать с помощью знаковой статьи, что мы больше не можем игнорировать ледяные щиты в моделях углеродного цикла и при сценариях изменения климата.
Профессор Вадхэм добавил: «Ледяные щиты являются очень чувствительными частями нашей планеты - мы меняем температуру воздуха и океанских вод вокруг них, и истончение и отступление неизбежны».
Доказательства, которые мы здесь представляем, предполагают, что ледяные щиты могут иметь важные обратные связи с углеродным циклом, которые требуют дальнейшего изучения, поскольку неопределенность все еще огромна.
"Получение доступа к некоторым из наиболее труднодоступных и сложных частей ложа ледяных щитов, например, путем глубокого бурения, наряду с построением численных моделей, которые могут представлять биогеохимические процессы в ледяных щитах, будет иметь ключевое значение для будущего прогресса в этой области."
Это исследование является совместным проектом Бристольского университета (Великобритания), Университета Лидса (Великобритания), Университета штата Флорида и Калифорнийского университета в Риверсайде (США), Немецкого исследовательского центра геонаук в Потсдаме (GFZ) и Geomar, Киль (Германия), Мемориальный университет и Университет Саймона Фрейзера (Канада).