Из южнотихоокеанской экспедиции исследовательская группа под руководством геолога доктора Торбена Струве привезла исследовательский объект, который путешествовал задолго до этого и может помочь объяснить сильное охлаждение Земли во время последнего ледникового периода - пыль.
Во время последнего ледникового периода около 20 000 лет назад железосодержащая пыль служила удобрением для морского фитопланктона в южной части Тихого океана, способствуя связыванию CO2 и, следовательно, ледниковое охлаждение Земли. Но откуда взялась пыль? Исследователи под руководством Струве, геолога из Ольденбургского университета, изучили этот открытый вопрос истории климата, который также имеет отношение к текущим изменениям климата. Используя керны отложений с морского дна, они получили новое представление о механизмах естественного поступления железа в Южный океан, которое теперь опубликовано в журнале Nature Communications.
Исследовательская группа обнаружила, что большая часть пыли, осевшей в южной части Тихого океана в то время, проделала очень большой путь. До 80 процентов пыли приходило с территории нынешней северо-западной Аргентины, откуда она почти полностью разносилась по земному шару преобладающими западными ветрами. Пройдя до 20 000 километров, он в значительной степени способствовал увеличению поступления железа в ледниковую южную часть Тихого океана. Поступление пыли из Австралии, преобладающей сегодня в южной части Тихого океана, играло лишь незначительную роль.
«Мы проанализировали химический отпечаток пыли и сравнили его с геологическими данными с нескольких континентов. Это была кропотливая работа, похожая на пазл», - говорит Струве, научный сотрудник исследовательской группы «Морской Изотопная геохимия» при Университетском институте химии и биологии морской среды (ICBM). В состав группы входили исследователи из его группы, а также коллеги из Института Альфреда Вегенера - Центра полярных и морских исследований имени Гельмгольца, Бремерхафен (Германия), и Колумбийского университета, Нью-Йорк (США).
Исследователи взяли пробы 18 кернов отложений из южной части Тихого океана между Антарктидой, Новой Зеландией и Чили, область исследования, которая примерно равна территории России. Впоследствии они исследовали химический состав пыли, содержащейся в образцах. «Эта пыль в конечном итоге происходит из горной породы, которая имеет характерные свойства в зависимости от места ее происхождения и геологической истории, так что каждый источник имеет свою собственную подпись», - объясняет Струве.
Исследователи сосредоточились на микроэлементах, в частности на редкоземельных элементах и специфических изотопах, то есть вариантах разной массы, элементов неодима, свинца и стронция. Эта подпись сохраняется на протяжении миллионов лет и, таким образом, дает достоверную информацию о происхождении частиц горных пород даже спустя 20 000 лет.
В то время последний ледниковый период был в самом разгаре. Согласно результатам, западные ветры унесли частицы пыли с восточной стороны центральных Анд в Южной Америке через Атлантику и Индийский океан. Таким образом, железосодержащая пыль однажды была перенесена вокруг земного шара, прежде чем осесть в средних широтах южной части Тихого океана. Поскольку водорослям в этих водах обычно не хватает железа как важнейшего питательного вещества для роста, железосодержащая пыль до сих пор действует как естественное удобрение.
Как и все растения, фитопланктон - микроскопические водоросли - поглощают углерод посредством фотосинтеза и таким образом уменьшают долю углекислого газа (CO2) в атмосфере. По мнению Струве, значительно возросший приток железосодержащей минеральной пыли в этот морской регион, прежде всего из Южной Америки, может помочь объяснить, «как Земля вообще могла стать такой холодной в то время».
Уже было известно, что поступление железа в последний ледниковый период было намного выше, чем в нынешний теплый период.«Но мы были удивлены, обнаружив, что источники и пути транспортировки пыли были совершенно другими, чем сегодня, а также отличались от того, что мы ожидали».
Исследовательская группа пришла к выводу, что необычно высокие выбросы пыли из Южной Америки, должно быть, внесли значительный вклад в снижение содержания CO2 в атмосфере ледникового периода. Внесение железосодержащей минеральной пыли снизило уровень CO2 в атмосфере до 40 частей на миллион («частей на миллион»). Это соответствует почти половине естественного изменения содержания CO2 в атмосфере за последние 400 000 лет, составляющего 100 частей на миллион. Чтобы представить это в перспективе, с начала индустриализации антропогенные выбросы увеличили уровень CO2 примерно с 280 до примерно 415 ppm.
Сегодня пыль из Южной Америки не обнаружена в районе исследования. «Глобальное потепление изменило ветры и условия окружающей среды в районах происхождения», - говорит Струве, который продолжает изучать керны отложений. Вместе со своими коллегами он хочет выяснить, как изменился состав пыли после пика ледникового периода и как это могло способствовать изменению климата.