Группа под руководством геохимика доктора Катарины Панке из Ольденбурга обнаружила важные доказательства того, что повышение уровня углекислого газа в атмосфере в конце последнего ледникового периода было вызвано изменениями в Антарктическом океане. Исследователи из Института химии и биологии морской среды Ольденбургского университета (ICBM), Института морской микробиологии имени Макса Планка в Бремене и Института Альфреда Вегенера, Центра полярных и морских исследований им. Гельмгольца (AWI) смогли продемонстрировать, что Глубокая южная часть Тихого океана была сильно стратифицирована во время последнего ледникового периода и, таким образом, могла способствовать долгосрочному глубоководному хранению углекислого газа, вызывающего парниковый эффект (CO2). Исследование, опубликованное в академическом журнале Science, также указывает на то, что в ходе потепления, последовавшего за окончанием последнего ледникового периода, перемешивание глубинных водных масс увеличилось, высвобождая накопленный CO2.и усиление глобального потепления.
Южный океан играет важную роль в климатических явлениях, поскольку CO2 может поглощаться из атмосферы океаном. Когда в морской воде оседает повышенное количество пыли, микроскопические водоросли размножаются, потому что железо, содержащееся в пыли, действует как удобрение. Когда эти одноклеточные водоросли умирают, они опускаются на дно океана, унося с собой поглощенный углекислый газ. Однако для обеспечения долгосрочного удаления CO2 из атмосферы он должен храниться в стабильных условиях на большой глубине в течение длительного периода времени.
Чтобы выяснить, как водные массы в глубокой южной части Тихого океана развивались за последние 30 000 лет, команда извлекла керны отложений с глубины от 3 000 до более 4 000 метров во время экспедиция научно-исследовательского судна «Поларштерн» в южную часть Тихого океана. Геохимики д-р Чандранат Басак и д-р Хеннинг Фролье из МБР - два основных автора исследования - извлекли крошечные зубы и другие скелетные остатки ископаемых рыб из донных отложений, чтобы проанализировать содержание в них изотопов редкоземельного металла неодима.
«Неодим особенно полезен для идентификации водных масс различного происхождения», - сказал Панке, глава Исследовательской группы Макса Планка по морской изотопной геохимии на базе Межконтинентальной баллистической ракеты и Института морской микробиологии Макса Планка в Бремене, объясняя что каждый слой воды имеет свою характерную неодимовую подпись. Соотношение изотопов этого элемента варьируется в зависимости от того, из какого океанского бассейна поступает вода. Например, самая холодная и, следовательно, самая глубокая водная масса в южной части Тихого океана формируется на континентальном шельфе Антарктиды и несет отчетливую неодимовую подпись. Над этой массой находится слой, который сочетает в себе воду из Северной Атлантики, южной части Тихого океана и северной части Тихого океана и, следовательно, отмечен другим сигнатурой.
Используя рыбные остатки в глубоководных отложениях, исследователи смогли проследить изменения концентрации неодима на разных глубинах с течением времени. Результат: на пике последнего ледникового периода примерно 20 000 лет назад неодимовая подпись образцов, взятых с глубины менее 4 000 метров, была значительно ниже, чем на более низких глубинах. «Единственное объяснение такой ярко выраженной разницы заключается в том, что в то время не происходило перемешивания водных масс», - сказал Фреллье, который в настоящее время работает в Бременском университете. Из этого он и его коллеги сделали вывод, что глубинные воды были сильно расслоены в ледниковый период.
По мере потепления климата в южном полушарии к концу последнего ледникового периода около 18 000 лет назад расслоение водных масс нарушилось, и значения содержания неодима на разных глубинах сошлись. «Вероятно, произошло большее перемешивание, потому что в результате потепления плотность воды уменьшилась», - объяснил Панке. Затем это привело к выбросу двуокиси углерода, хранящейся в глубоких водах.
В течение некоторого времени исследователи климата размышляли о том, почему колебания уровня CO2 в атмосфере следуют той же схеме, что и температура в южном полушарии, тогда как температура в северном временами шло вразрез с этими колебаниями. Одна из теорий состоит в том, что определенные процессы в Южном океане сыграли важную роль.
«С помощью нашего анализа мы впервые представили конкретные доказательства, подтверждающие теорию о наличии связи между колебаниями CO2 и стратификацией в Южном океане», - сказал он. соавтор исследования доктор Фрэнк Лами из AWI в Бремерхафене. Настоящее исследование подтверждает гипотезу о том, что потепление в южном полушарии нарушило стабильную стратификацию в Антарктическом океане, что привело к высвобождению двуокиси углерода, хранившейся в этих водах.