Новое исследование показывает, как Центральная Азия высохла за последние 23 миллиона лет и превратилась в один из самых засушливых регионов на планете. Полученные данные иллюстрируют драматические климатические сдвиги, вызванные массивным подъемом новых горных хребтов в течение геологического времени.
Исследователи уже давно ссылаются на поднятие Тибетского нагорья и Гималаев около 50 миллионов лет назад, чтобы заблокировать проникновение дождевых облаков в Центральную Азию с юга, уничтожив большую часть растительной жизни региона.
Новое исследование, опубликованное онлайн в журнале Geology, рисует более детальную картину опустынивания Центральной Азии. Это предполагает, что относительно недавнее поднятие менее известных горных хребтов, таких как Тянь-Шань и Алтай, еще больше изолировало влагу с запада и севера. В результате большие участки того, что мы сейчас считаем западным Китаем, юго-западной Монголией и восточным Таджикистаном, превратились в бесплодную землю или пронизаны песчаными дюнами.
«Хотя Центральная Азия, вероятно, никогда не была пышной и зеленой, она, безусловно, была зеленее 23 миллиона лет назад и, вероятно, даже зеленее в более отдаленном прошлом», - сказал Джереми Кеснер Кейвс, ведущий автор исследования и докторант. в Стэнфордской школе наук о Земле, энергетике и окружающей среде.
«Одним из способов думать об этом изменении является то, что если смотреть сегодня из космоса, Центральная Азия кажется очень коричневой из-за ее обширных пустынь», - сказал Кейвс. «Однако если смотреть из космоса 23 миллиона лет назад, Центральная Азия выглядела бы несколько темнее просто из-за того, что здесь было значительно больше листьев и растительности."
Чтение углерода
Кейвс и его соавторы пришли к своим выводам после измерения содержания изотопов углерода в погребенных образцах древней почвы. Определенный изотоп или вариант углерода, обнаруженный в образцах, говорит о сухости условий во время отложения почвы. Более влажные и дождливые условия позволяют большему количеству организмов, включая растения и обитающие в почве бактерии, процветать и вытягивать углерод из своего окружения, чтобы стимулировать их рост и метаболизм, оставляя контрольные изотопы углерода в окружающей среде.
Ранее ученые полагались на такого рода измерения образцов почвы в первую очередь для изучения типов растений и уровня углекислого газа в атмосфере. Кейвс и его коллеги вместо этого изучили образцы в обширных географических и временных промежутках, чтобы нарисовать более полную картину климатических изменений, влияющих на состав почвы.
"Наша работа является первой попыткой представить карты изотопов углерода за геологический период более миллиона лет", - сказал Кейвс.
Он и несколько соавторов отправились в Монголию, восточный Казахстан и северный Китай, чтобы собрать большую часть из 171 нового образца почвы, в то время как российские соавторы собрали образцы у озера Байкал. Новые образцы были рассмотрены вместе с более чем 2 200 ранее собранными образцами. Поскольку большинство из этих существующих образцов были получены с Тибетского нагорья, исследовательская группа заполнила пробел в географическом охвате, отправившись в малоизученную северную часть Центральной Азии..
Сами образцы «честно говоря, довольно скучные», признал Кейвс. «По сути, они выглядят и ощущаются как грязь». Но скалистые обнажения, обнажающие старые, затвердевшие куски почвы, могут ослеплять. «Обнажения имеют темно-фиолетовые, красные и зеленые полосы, и они часто размываются, образуя сумасшедшие узоры», - сказал Кейвс. «Представьте себе национальный парк Бэдлендс в Южной Дакоте или Нарисованную пустыню в Аризоне».
Озеленение Азии
В целом образцы были хорошо распределены от 23 миллионов до 2.6 миллионов лет назад в геологический период, известный как неоген. Климат Земли существенно похолодал в течение неогена, подготовив почву для ледникового периода, когда ледники ползли из полярных регионов в более низкие широты.
После анализа значения изотопов углерода в образцах выявили исключительно засушливый регион в глубине Азии, насчитывающий 23 миллиона лет, первоначально окруженный областями с большим количеством осадков. Однако примерно пять миллионов лет назад этот засушливый регион расширился на север и запад, поскольку новые горные хребты достигли высоты, достаточной для того, чтобы не дать западным ветрам доставлять влагу.
Выводы помогут исследователям понять, в какой степени озеленение Центральной Азии произошло в ответ на локальные геологические изменения по сравнению с глобальными сдвигами, происходившими в неогене.
Исследование Северной Америки
С этой убедительной демонстрацией использования образцов древней почвы в качестве косвенных показателей регионального климата в Азии, Кейвс теперь планирует расширить свои исследования в других частях земного шара.«Я надеюсь, что смогу применить этот метод к другим континентам, таким как Северная Америка, где есть большие наборы данных по изотопам углерода», - сказал Кейвс.
Это может пролить свет на воздействие на климат западной части Северной Америки из-за поднятия Сьерра-Невады в восточной Калифорнии, а также Скалистых гор дальше на восток, которые достигли своей нынешней высоты около 40 миллионов и 50 миллионов лет назад., соответственно.
«Только составив эти карты континентального масштаба, как Джереми сделал для Центральной Азии, вы сможете лучше понять, как поднятие горных хребтов контролировало характер осадков на фоне глобального похолодания в неогене», - сказал Пейдж Чемберлен., соавтор исследования и профессор наук о Земле в Стэнфорде. «Северная Америка действительно созрела для такого рода исследований».