Как такие события, как чума Черной смерти, повлияли на экономику средневековой Европы? Нам могут рассказать частицы свинца, застрявшие глубоко в арктических льдах.
Коммерческие и промышленные процессы выбрасывали свинец в атмосферу на протяжении тысячелетий, от добычи и выплавки серебряных руд для изготовления валюты Древнего Рима до сжигания ископаемого топлива сегодня. Это загрязнение свинцом перемещается по ветру через атмосферу, в конечном итоге оседая в таких местах, как ледяной щит в Гренландии и других частях Арктики.
Из-за связи свинца с драгоценными металлами, такими как серебро, и того факта, что природные уровни свинца в окружающей среде очень низки, ученые обнаружили, что залежи свинца в слоях арктического льда являются чувствительным индикатором общей экономической активности на протяжении всей истории.
В новом исследовании, опубликованном в Proceedings of the National Academy of Sciences, исследователи из Исследовательского института пустынь (DRI), Оксфордского университета, NILU - Норвежского института исследований воздуха, Копенгагенского университета, Университета Рочестера, Институт полярных и морских исследований им. Альфреда Вегенера использовал тринадцать кернов арктического льда из Гренландии и российской Арктики для измерения, датирования и анализа выбросов свинца, захваченных льдом с 500 по 2010 г. От Средневековья до Нового времени и до наших дней.
Эта работа основана на исследовании, опубликованном некоторыми из тех же исследователей в 2018 году, которое показало, как загрязнение свинцом в одном ледяном керне из Гренландии отслеживало взлеты и падения европейской экономики между 1100 г. до н.э. и 800 г. н.э. период, который включал Греческую и Римскую империи.
«Мы расширили наши более ранние записи от Средневековья и Нового времени до настоящего времени», - объяснил Джо МакКоннелл, доктор философии, ведущий автор исследования и директор лаборатории химии ультраследовых ледовых кернов DRI в Рино, Невада. «Используя массив из тринадцати ледяных кернов вместо одного, это новое исследование показывает, что до промышленной революции загрязнение свинцом было повсеместным и удивительно одинаковым на большой территории Арктики и, несомненно, было результатом выбросов в Европе. Массив с поразительной детализацией непрерывно регистрирует промышленные выбросы в Европе, а затем и в Северной Америке за последние 1500 лет».
«Разработка и интерпретация такого обширного массива арктических ледяных кернов была бы невозможна без международного сотрудничества», - добавил МакКоннелл.
Исследовательская группа обнаружила, что увеличение концентрации свинца в ледяных кернах тесно связано с периодами расширения Европы, появления новых технологий и экономического процветания. С другой стороны, уменьшение содержания свинца происходило параллельно с климатическими нарушениями, войнами, эпидемиями и голодом.
Постоянный рост загрязнения свинцом в период раннего и высокого средневековья (примерно с 800 до 1300 г. н.э.), например, указывает на широкомасштабный экономический рост, особенно в Центральной Европе, поскольку в таких местах, как немецкий Гарц, были обнаружены новые районы добычи полезных ископаемых. и Рудные горы», - отметил Макконнелл. «Загрязнение свинцом в записях ледяных кернов снизилось в период позднего средневековья и раннего Нового времени (примерно с 1300 по 1680 год нашей эры), когда чума опустошила эти регионы, что указывает на то, что экономическая активность остановилась».
Даже несмотря на взлеты и падения с течением времени из-за таких событий, как эпидемии чумы, исследование показывает, что увеличение загрязнения свинцом в Арктике за последние 1500 лет было экспоненциальным.
«Мы обнаружили общее увеличение загрязнения Арктики свинцом в 250-300 раз с начала Средневековья в 500 году нашей эры до 1970-х годов», - объяснил Натан Челлман, докторант DRI и соавтор исследования.«С момента принятия политики по борьбе с загрязнением, включая Закон о чистом воздухе 1970 года в Соединенных Штатах, загрязнение арктических льдов свинцом снизилось более чем на 80 процентов».
«Тем не менее, уровень содержания свинца сегодня примерно в 60 раз выше, чем в начале Средневековья», - добавил Челлман.
Это исследование включало множество ледяных кернов, и исследовательская группа использовала современное моделирование атмосферы, чтобы определить относительную чувствительность различных участков ледяных кернов в Арктике к выбросам свинца.
«Моделирование показывает, что керн из российской Арктики более чувствителен к европейским выбросам, особенно из восточных частей Европы, чем керны из Гренландии», - пояснил Андреас Штоль, доктор философии, специалист по атмосфере в NILU и соавтор. на учебе. «Вот почему мы обнаружили постоянно более высокие уровни загрязнения свинцом в центре российской Арктики и более быстрый рост в раннем и средневековье, когда горнодобывающая промышленность перемещалась на север и восток от Пиренейского полуострова в Великобританию и Германию."
Сочетание опыта в этом исследовании является уникальным, продолжая сотрудничество между исследователями в таких разных областях, как химия ледяных кернов и экономическая история. Эти результаты, по мнению команды, являются свидетельством преимуществ междисциплинарного сотрудничества.
«То, что мы находим, интересно не только ученым-экологам, которые хотят понять, как деятельность человека изменила окружающую среду», - сказал Эндрю Уилсон, доктор философии, профессор археологии Римской империи в Оксфорде. и соавтор исследования. «Эти записи ледяных кернов также помогают историкам понять и количественно оценить, как общества и их экономики реагировали на внешние факторы, такие как климатические изменения, эпидемии или политические волнения».
Сбор, анализ и интерпретация ледяных кернов, использованных в этом исследовании, были проведены при поддержке Национального научного фонда США, НАСА, Исследовательского фонда издательства Оксфордского университета Джона Фелла и All Souls College, Оксфорд, Министерства образования Германии. и исследования, Немецкий исследовательский фонд и Исследовательский институт пустыни.