Вопросы о стабильности Восточно-антарктического ледяного щита являются основным источником неопределенности в оценках того, насколько повысится уровень моря по мере того, как Земля продолжает нагреваться. На протяжении десятилетий ученые считали, что ледяной щит Восточной Антарктики оставался стабильным в течение миллионов лет, но недавние исследования начали ставить под сомнение эту идею. Теперь исследователи из Калифорнийского университета в Санта-Круз сообщили о новых доказательствах значительной потери льда в Восточной Антарктиде во время теплого межледникового периода около 400 000 лет назад..
Исследование, опубликованное 22 июля в журнале Nature, посвящено бассейну Уилкса, одному из нескольких чашеобразных бассейнов на краях ледяного щита, которые считаются уязвимыми для таяния, поскольку лед покоится на суше, находящейся ниже уровня моря. уровень. В настоящее время в бассейне Уилкса содержится достаточно льда, чтобы поднять уровень моря на 3-4 метра (10-13 футов).
Лед медленно течет через бассейны из внутренней части континента к плавучим шельфовым ледникам на окраинах. Потеря льда приводит к тому, что линия заземления - точка, в которой лед теряет контакт с землей и начинает плавать - смещается вглубь суши, объяснил первый автор Терренс Блэкберн, доцент кафедры наук о Земле и планетах Калифорнийского университета в Санта-Круз.
«Наши данные показывают, что линия заземления в бассейне Уилкса отступила на 700 километров [435 миль] вглубь суши во время одного из последних по-настоящему теплых межледниковий, когда глобальные температуры были на 1-2 градуса по Цельсию выше, чем сейчас», - сказал Блэкберн.. «Это, вероятно, способствовало глобальному повышению уровня моря на 3-4 метра, а Гренландия и Западная Антарктида вместе внесли еще 10 метров».
Иными словами, период глобального потепления, сравнимый с тем, что ожидается в текущих сценариях антропогенных выбросов парниковых газов, привел к повышению уровня моря примерно на 13 метров (43 фута). Конечно, это не произойдет сразу - нужно время, чтобы растаял столько льда.
«Мы открыли дверцу морозильной камеры, но эта глыба льда все еще холодная, и в ближайшее время она никуда не денется», - сказал Блэкберн. «Чтобы понять, что произойдет в более длительных масштабах времени, нам нужно увидеть, что происходило в сопоставимых условиях в прошлом».
Проблема с изучением межледниковых периодов плейстоцена заключается в том, что все они закончились другим ледниковым периодом, когда ледяной щит снова надвинулся и скрыл свидетельства. Для нового исследования Блэкберн и его коллеги использовали новый метод, основанный на изотопных измерениях в месторождениях полезных ископаемых, которые регистрируют прошлые изменения в подледниковых флюидах.
Уран-234 (U-234) - изотоп урана, который очень медленно накапливается в воде, находящейся в контакте с горными породами, за счет высокоэнергетического распада урана-238. Это происходит повсеместно, но в большинстве мест гидрологические процессы уносят воду из источников обогащения, и U-234 разбавляется в больших водоемах. Однако в Антарктиде вода задерживается у основания ледяного щита и движется очень медленно, пока лед стабилен, что позволяет U-234 накапливаться до очень высоких уровней в течение длительных периодов времени.
Блэкберн объяснил, что ледяной щит действует как изолирующее одеяло, так что тепло из недр Земли вызывает таяние у основания. Но температуры ниже там, где лед тоньше по краям ледяного щита, что приводит к повторному замерзанию подледниковой воды.
«Вода, текущая подо льдом, начинает снова замерзать по краям, что концентрирует все растворенные минералы, пока она не станет перенасыщенной, и минералы выпадут в осадок, образуя отложения опала или кальцита», - сказал он. «Эти отложения содержат уран-234, поэтому мы можем датировать отложения и измерять их состав, и мы можем отслеживать это во времени, чтобы получить глубокую историю состава воды под ледяным щитом».
Эта история предполагает, что U-234 в подледниковой воде в бассейне Уилкс был вымыт в межледниковый период 400 000 лет назад, когда лед таял и линия заземления отступала. Это сбрасывало концентрацию U-234 до низкого фонового уровня, и затем накопление возобновлялось, когда лед снова продвигался вперед.
Блэкберн отметил, что современные свидетельства накопления U-234 в подледных флюидах можно найти в Сухих долинах Мак-Мердо, единственном месте, где антарктические ледники заканчиваются на суше. Там высококонцентрированные рассолы выходят из ледников в таких местах, как Кровавый водопад, где кроваво-красный цвет обусловлен высокой концентрацией железа в рассоле.
«Изотопный состав этих рассолов сравним с отложениями, которые мы датировали в ряде мест, и все они имеют характерное обогащение U-234», - сказал Блэкберн. «Рассолы - это то, что остается, когда подледниковые жидкости достигают края ледяного щита».
Он сказал, что новое исследование было вдохновлено статьей 2016 года, в которой исследователи, изучающие глубоководные кораллы, сообщили о доказательствах серьезных изменений в химическом составе океана, включая всплеск U-234, совпадающий с концом последнего льда. Эпоха, когда растаял огромный ледяной щит Лаврентия, покрывавший большую часть Северной Америки.
«Они предположили, что он накапливается под ледяными щитами, и указали на некоторые возможные места в Антарктиде, где это может происходить», - сказал Блэкберн. «В то время я случайно оказался в одном из таких мест».
Так же, как и его коллега, гляциолог Славек Тулачик, профессор наук о Земле и планетах в Калифорнийском университете в Санта-Крус. Они обсудили документ и начали планировать это исследование, в котором в конечном итоге приняли участие несколько преподавателей и студентов UCSC. Команда собрала некоторые образцы месторождений полезных ископаемых самостоятельно, но некоторые из наиболее важных образцов, использованных в исследовании, были собраны в 1980-х годах и заархивированы в хранилище полярных пород Берда в Университете штата Огайо.