Новые результаты, опубликованные сегодня в Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS) профессором Исследовательского института пустыни (DRI) Джозефом Р. Макконнеллом, доктором философии, и его коллегами, документируют 192 летняя серия извержений вулканов в Антарктиде, совпавших с ускоренной дегляциацией около 17 700 лет назад.
Подробные химические измерения в антарктических ледяных кернах показывают, что массивные, богатые галогенами извержения западно-антарктического вулкана Такахе точно совпали с началом самого быстрого и масштабного изменения климата в Южном полушарии в конце последний ледниковый период и начало увеличения глобальных концентраций парниковых газов», - говорит МакКоннелл, который возглавляет аналитическую лабораторию ультраследовых химических ледовых кернов DRI.
Климатические изменения, начавшиеся примерно 17 700 лет назад, включали внезапное смещение к полюсу западных ветров, окружающих Антарктиду, с соответствующими изменениями площади морского льда, циркуляции океана и вентиляции глубин океана. Доказательства этих изменений можно найти во многих частях Южного полушария и в различных палеоклиматических архивах, но то, что послужило причиной этих изменений, осталось в значительной степени невыясненным..
«Мы знаем, что быстрое изменение климата в это время было вызвано изменениями солнечной инсоляции и ледяных щитов Северного полушария», - объяснил МакКоннелл.«Ледниковые и межледниковые циклы определяются параметрами орбиты Солнца и Земли, которые влияют на солнечную инсоляцию (интенсивность солнечных лучей), а также изменениями континентальных ледяных щитов и концентрацией парниковых газов».
«Мы постулируем, что эти богатые галогенами извержения создали стратосферную озоновую дыру над Антарктидой, которая, по аналогии с современной озоновой дырой, привела к крупномасштабным изменениям атмосферной циркуляции и гидроклимата во всем Южном полушарии», - добавил он. «Хотя климатическая система уже была подготовлена к переходу, мы утверждаем, что эти изменения инициировали переход от преимущественно ледникового к преимущественно межледниковому климатическому состоянию. Вероятность того, что это было просто совпадение, ничтожно мала».
Кроме того, радиоактивные осадки этих извержений, содержащие повышенные уровни плавиковой кислоты и токсичных тяжелых металлов, распространились как минимум на 2 800 километров от горы Такахе и, вероятно, достигли южной части Южной Америки.
Как были обнаружены и подтверждены эти массивные антарктические извержения вулканов?
Лаборатория ледяных кернов МакКоннелла позволяет проводить измерения с высоким разрешением ледяных кернов, извлеченных из отдаленных регионов Земли, таких как Гренландия и Антарктида. Один такой ледяной керн, известный как Западно-Антарктический ледяной щит (WAIS Divide), был пробурен на глубину более двух миль (3405 метров), и большая его часть была проанализирована в лаборатории DRI Ultra-Trace. более 30 различных элементов и химических соединений.
Дополнительный анализ и модельные исследования, необходимые для поддержки выводов авторов, были проведены сотрудничающими учреждениями в США и во всем мире.
«Эти точные записи с высоким разрешением показывают, что химическая аномалия, наблюдаемая в ледяном керне WAIS Divide, была результатом серии извержений горы Такахе, расположенной в 350 километрах к северу», - пояснила Моника Ариенцо, доктор философии. д., доцент-исследователь гидрологии в DRI, который управляет масс-спектрометрами, которые позволяют измерять эти элементы с точностью до частей на квадриллион (эквивалент 1 грамма в 1 000 000 000 000 000 граммов)..
«Никакой другой такой продолжительной записи не было найдено в записи WAIS Divide за 68 000 лет», - отмечает Майкл Сигл, доктор философии, который впервые наблюдал аномалию во время химического анализа керна. «Представьте экологические, социальные и экономические последствия, если серия современных эксплозивных извержений будет продолжаться в течение четырех или пяти поколений в более низких широтах или в Северном полушарии, где живет большинство из нас!»
Обнаружение этого уникального события в отчете WAIS Divide не было первым признаком химической аномалии, произошедшей ~17 700 лет назад.
«Аномалия была обнаружена в гораздо более ограниченных измерениях ледяного керна Берда в 1990-х годах, - отмечает МакКоннелл, - но точно не было ясно, что это было или что ее создало. Большинство предыдущих записей антарктических ледяных кернов не включал многие элементы и химические вещества, которые мы изучаем, такие как тяжелые металлы и редкоземельные элементы, которые характеризуют аномалию, поэтому во многих отношениях эти другие исследования были слепы к Mt. Событие Такахе."
Первоначальные выводы DRI были подтверждены анализом повторных образцов из WAIS Divide, что дало почти идентичные результаты.
«Мы также обнаружили химическую аномалию во льду из двух других антарктических ледяных кернов, включая архивные образцы из керна Берда, имеющиеся в Копенгагенском университете, и льда из ледника Тейлора в Сухих долинах Антарктики», - сказал Натан Челлман, исследователь. аспирант, работающий в лаборатории МакКоннелла.
Извлечение ледяного керна WAIS-Divide и анализ в лаборатории DRI финансировались Национальным научным фондом США (NSF).
«Ледяной керн WAIS Divide позволяет нам идентифицировать каждый из последних 30 000 лет снегопада в отдельных слоях льда, что позволяет детально изучить условия во время дегляциации», - сказал Пол Катлер, гляциолог NSF Polar Programs. менеджер программы. «Ценность ядра WAIS Divide как климатического рекорда с высоким разрешением очевидна в этих последних результатах и является еще одной наградой за восьмилетние усилия по его получению."