Северный Ледовитый океан был покрыт шельфовым льдом толщиной до 900 м и как минимум дважды за последние 150 000 лет полностью заполнялся пресной водой. Это удивительное открытие, о котором сообщается в последнем номере журнала Nature, является результатом многолетних исследований ученых из Института Альфреда Вегенера и MARUM. При детальном анализе состава морских отложений ученые смогли показать, что как Северный Ледовитый океан, так и северные моря не содержали морской соли по крайней мере в течение двух ледниковых периодов. Вместо этого эти океаны были заполнены большим количеством пресной воды под толстым ледяным щитом. Затем эта вода может быть выпущена в Северную Атлантику за очень короткие промежутки времени. Такой внезапный приток пресной воды может объяснить быстрые климатические колебания, для которых ранее не было найдено удовлетворительного объяснения.
Примерно от 60 000 до 70 000 лет назад, в особенно холодную часть последнего ледникового периода, большие части Северной Европы и Северной Америки были покрыты ледяными щитами. Европейский ледяной щит протянулся на расстояние более 5000 километров от Ирландии и Шотландии через Скандинавию до восточного края Карского моря (Северный Ледовитый океан). В Северной Америке большая часть того, что сейчас известно как Канада, была погребена под двумя большими ледяными щитами. Гренландия и часть береговой линии Берингова моря также были покрыты льдом. Какой была ледовая обстановка еще севернее, в Северном Ледовитом океане? Был ли он покрыт толстым морским льдом, или, может быть, языки этих огромных ледяных щитов плыли по нему далеко за Северным полюсом?
Научные ответы на эти вопросы пока были более или менее гипотетическими. В отличие от отложений на суше, где беспорядочные валуны, морены и ледниковые долины являются очевидными ориентирами ледников, в Северном Ледовитом океане до сих пор было обнаружено лишь несколько следов обширных шельфовых ледников. Ученые-геологи из Центра полярных и морских исследований им. Гельмгольца (AWI) Института Альфреда Вегенера и Центра морских наук об окружающей среде MARUM Бременского университета теперь собрали существующие данные из Северного Ледовитого океана и северных морей и объединили их с новыми данными для получения. неожиданный вывод.
Согласно их исследованию, за последние 150 000 лет плавучие части северных ледяных щитов покрыли большую часть Северного Ледовитого океана. Когда-то около 70 000-60 000 лет назад, а также около 150 000-130 000 лет назад. В оба периода пресная вода скапливалась подо льдом, создавая совершенно пресный Северный Ледовитый океан на тысячи лет.
Эти результаты означают реальные изменения в нашем понимании Северного Ледовитого океана в условиях ледникового климата. Насколько нам известно, это первый случай полного опреснения Северного Ледовитого океана и Северных морей, происходящего не один раз, а дважды», - говорит первый автор, доктор Вальтер Гейберт, геохимик из Института Альфреда Вегенера.
Торий отсутствует в отложениях, поэтому соленая вода должна отсутствовать
Их открытие основано на геологическом анализе десяти кернов отложений из разных частей Северного Ледовитого океана, пролива Фрама и северных морей. Сложенные отложения отражают климатическую историю прошлых ледников. Изучая и сравнивая данные о наносах, ученые-геологи обнаружили, что отсутствовал важный индикатор, причем всегда в одних и тех же двух интервалах. «В соленой морской воде распад встречающегося в природе урана всегда приводит к образованию изотопа тория-230. Это вещество скапливается на морском дне, где его можно обнаружить в течение очень долгого времени из-за его периода полураспада 75. 000 лет», - объясняет Вальтер Гейберт.
Поэтому геологи часто используют этот изотоп тория в качестве естественных часов. «Здесь ее повторяющееся и широко распространенное отсутствие является раздачей, которая раскрывает нам, что произошло. Согласно нашим знаниям, единственное разумное объяснение этой закономерности состоит в том, что Северный Ледовитый океан был наполнен пресной водой дважды в своей более молодой истории - в замерзшем и в жидкой форме», - объясняет соавтор и микропалеонтолог доктор Ютта Волленбург, также из AWI.
Новая картина Северного Ледовитого океана
Как может полностью освежиться большой океанический бассейн, соединенный несколькими проливами с Северной Атлантикой и Тихим океаном? «Такой сценарий возможен, если мы осознаем, что в ледниковые периоды глобальный уровень моря был на 130 м ниже, чем сегодня, а массивы льда в Арктике могли еще больше ограничивать циркуляцию океана», - утверждает соавтор профессор Рюдигер Штайн, геолог. в AWI и MARUM.
Мелкие соединения, такие как Берингов пролив или звуки Канадского архипелага, в то время находились над уровнем моря, полностью перекрывая связь с Тихим океаном. В северных морях крупные айсберги или ледниковые щиты, простирающиеся до морского дна, ограничивали обмен водными массами. Течение ледников, таяние льдов летом и реки, впадающие в Северный Ледовитый океан, продолжали доставлять в систему большие объемы пресной воды, не менее 1200 кубических километров в год. Часть этого количества должна была быть вытеснена через Северные моря через редкие узкие более глубокие соединения Гренландско-Шотландского хребта в Северную Атлантику, препятствуя проникновению соленых вод дальше на север. Это привело к опреснению Северного Ледовитого океана.
«Как только механизм ледяных барьеров выйдет из строя, более соленая вода снова сможет заполнить Северный Ледовитый океан», - говорит Уолтер Гейберт. «Мы полагаем, что затем она могла бы быстро вытеснить более легкую пресную воду, что привело бы к внезапному сбросу накопленного количества пресной воды над мелководной южной границей северных морей, Гренландско-Шотландским хребтом, в Северную Атлантику».
Концепция, предполагающая, что огромное количество пресной воды хранится в Северном Ледовитом океане и доступна для быстрого выпуска, поможет понять связь между рядом прошлых климатических колебаний. Это также могло бы предложить объяснение некоторых очевидных расхождений между различными способами реконструкции уровня моря в прошлом. «Остатки коралловых рифов указывают на несколько более высокий уровень моря в определенные холодные периоды, чем можно было бы предположить по реконструкциям кернов антарктического льда или реконструкциям по известковым панцирям мелких морских организмов», - объясняет Уолтер Гейберт. «Если мы теперь примем, что пресная вода могла храниться не только в твердой форме на суше, но и в океане в жидкой форме, то различные реконструкции уровня моря лучше согласуются, и мы сможем согласовать расположение коралловых рифов с расчетами. бюджета пресной воды."
Выпуск пресной воды из Северного Ледовитого океана также может служить объяснением некоторых резких изменений климата во время последнего ледникового периода. Во время таких событий температура в Гренландии могла подняться на 8-10 градусов по Цельсию в течение нескольких лет, возвращаясь к первоначальным холодным ледниковым температурам только в течение сотен или тысяч лет. «Мы видим здесь пример прошлого переломного момента арктического климата в системе Земли. Теперь нам нужно более подробно изучить, как эти процессы были взаимосвязаны, и оценить, как эта новая концепция Северного Ледовитого океана помогает закрыть дальнейшие пробелы в наших знаниях., в частности с учетом рисков антропогенного изменения климата», - говорит Уолтер Гейберт.