Велика відлига, або чому закінчився льодовиковий період

Останній великий льодовиковий період почався близько 120 тис. Років тому. Одна мова товщиною місцями більше трьох кілометрів охопив практично всю Канаду і навіть добрався до Манхеттена. Інший поширився по більшій частині Сибіру і Північної Європи, зупинившись лише поблизу Лондона. Великі райони перетворилися в тундри і пустелі, бо на планеті стало суші. Рівень моря опустився на 120 м нижче за сьогоднішній: Великобританія і Ірландія були частиною континентальної Європи, Австралія, Тасманія і Нова Гвінея складали єдиний материк під назвою Сахул.

Відео: "Льодовиковий період 5" або як поховати франшизу [Коротенько]

Потім, близько 20 тис. Років тому, почалася велика відлига. Протягом 10 тис. Років середньосвітова температура зросла на 3,5 ˚C, і основна частина льоду розтанула. Низинні райони затопило: утворилися Ла-Манш і Північне море, нашим предкам довелося покинути поселення, які були колись прибережними.

У чому ж причина такої різкої трансформації планети?

Перший етап великої відлиги: в Північній півкулі стає трохи більш сонячно, і в Атлантику потрапляє величезна кількість талої води. (Тут і нижче інфографіка NewScientist.)

У 1830-х роках один з основоположників гляціології Луї Агассис зауважив, що характерні сліди руху льодовиків (наприклад, подряпини на породі і ерратіческіе валуни - камені, які відтягнула далеко від місця походження) можна виявити далеко від сучасних льодовиків. Незабаром стало ясно, що планета пережила цілий ряд льодовикових періодів.

Що змушувало лід приходити і йти? У 1864 році шотландський кліматолог Джеймс Кролл висунув гіпотезу про те, що зміни в кількості сонячного світла, що досягає Землі, пов`язані з коливаннями орбіти планети. Він також припустив, що це впливає на механізми зворотного зв`язку: теплоотражающие сніг і лід тануть, змінюються морські течії.

Кролл помилився в багатьох деталях, але був на вірному шляху. На початку XX століття сербський астроном Мілутін Миланкович розрахував зміни орбіти Землі за 600 тис. Років і прийшов до висновку, що саме збільшення яскравості літнього сонця в Північній півкулі ставало головним фактором потепління. Сучасники не прийняли цю ідею, і лише в 1970-х дослідження донних відкладень показали, що наступ і закінчення льодовикових періодів збігається з так званими циклами Миланковича.

Але це не вирішило всіх загадок. Почати з того, що варіативність сонячного випромінювання, що досягає планети, невелика. Навіть якщо врахувати, що в результаті танення снігу і льоду Земля поглинає більше тепла, цим не можна пояснити закінчення льодовикового періоду. Більш того, коли літнє сонце стає яскравішим в Північній півкулі, Південне отримує менше випромінювання. До речі, Кролл через це припустив, що коли північ замерзає, то південь відтає, і навпаки. Але в дійсності весь світ нагрівається приблизно в один і той же час.

Відео огляд: "Льодовиковий період 5" [Мульт-рознос]

Здавалося, розгадку вдалося отримати в 1980-х роках, коли керни льоду Антарктиди показали дивно сильну кореляцію між атмосферним рівнем вуглекислого газу і температурою. Якщо в Північній півкулі незабаром після початку відлиги стала рости концентрація вуглекислого газу, цим можна пояснити потепління і в Південному. Однак приблизно десять років тому стало ясно, що Антарктика початку нагріватися за кілька сотень років до зростання рівня двоокису вуглецю. Виходить, що, хоча вуглекислий газ, без сумніву, зробив внесок у парниковий ефект, він не був першопричиною.

Другий етап: тала вода зупиняє Атлантичну циркуляцію, Північ замерзає, на Півдні теплішає ще сильніше.

І це не єдина таємниця. У 1930-х роках дослідження донних відкладень, що містять пилок квітки Dryas octopetala та інших рослин, показали, що майже відразу ж після потепління в Європі знову стало холодно. Цей так званий найдавніший дріас тривав приблизно 17,5-14,7 тис. Років тому. Через якийсь час з`ясувалося, що аналогічне похолодання пережила і Гренландія.

Однак в той же період Антарктика продовжувала стабільно нагріватися. Цей парадокс неможливо пояснити ні сонячним випромінюванням, ні вуглекислим газом. Залишаються морські течії. Справа в тому, що в результаті танення льодовиків в Північну Атлантику надійшла величезна кількість прісної води. Судячи з морських відкладеннях поблизу ірландських берегів, всього за кілька сотень років рівень моря піднявся на 10 м.

Нині солона вода, прибуваючи в Північну Атлантику з тропіків, остигає, стає більш щільною і опускається на дно, після чого повертається назад в Південну півкулю. На поверхні ж тепла вода (Гольфстрім і інші течії) рухається на північ. Ця система називається Атлантичної меридіональної перекидаючий циркуляцією.

19 тис. Років тому потік прісної води призвів до того, що солона вода стала менш густий, і циркуляція сповільнилася. Морські відкладення показали в 2004 році, що близько 17,5 тис. Років тому вона практично зупинилася. Вийшли свого роду гойдалки: потепління в Північній півкулі призводить до танення льодовиків і потрапляння великої кількості прісної води в Північну Атлантику. Перенесення тепла з тропіків припиняється, і Північна півкуля починає охолоджуватися. Навпаки, в тропіках і субтропіках Південної півкулі потепління прискорюється, бо вони віддають північ менше тепла. Це пояснює дуже багато, в тому числі зростання рівня вуглекислого газу.

Третій етап: смуга західних вітрів зміщується на південь і нагріває океан поблизу Антарктики, з глибин піднімаються тисячолітні поклади вуглекислого газу, приводячи до парникового ефекту.

У 1990-х роках пошук джерела вуглекислого газу зосередився на Південному океані. Ізотопи з донних відкладень розповіли про те, що за часів льодовикового періоду на великій глибині знаходилися великі поклади двоокису вуглецю. Причиною тому послужили відсутність вертикального перемішування і морський лід. Під час відлиги океан «розкрився» і значна частина газу потрапила в атмосферу. Детальний аналіз, проведений на початку цього року, показав те ж саме.

Сьогодні вважається загальновизнаним, що за викид вуглекислого газу в атмосферу несе відповідальність активізація вертикального перемішування в Південному океані. Наприклад, в 2009 році там виявили значне збільшення зростання планктону з кремнієвими панцирами під час найдавнішого дріаса. Підвищення концентрації розчиненого у воді кремнію, швидше за все, було пов`язано з підйомом глибинних вод, багатих потрібними речовинами.

Що ж викликало цей процес? На цей рахунок є дві ідеї. Деніел Сигма з Прінстонського університету (США) вказує на те, що Антарктида стала теплішати майже одночасно з водою трохи південніше екватора (див. Вище про «відключення» Атлантичної циркуляції). У 2007 році він і його колеги припустили, що результатом стало виникнення тимчасової перекидаючий циркуляції поблизу Антарктиди.

А Боб Андерсон з Земний обсерваторії Ламонт-Доерті (США) і його колеги вважають, що вся справа в зміні рози вітрів в зв`язку зі зміною різниці температур. За часів льодовикового періоду смуга західних вітрів Південної півкулі (моряки звуть ці вітри ревуть сороковими відповідно до їх географічною широтою) розташовувалася далі на північ. Згадані вище «гойдалки» зрушили її на південь, аж до берегів Антарктиди, результатом чого і став апвелінг.

Відео: Розмова по телефону Бак

Зростання температури на різних широтах і рівня вуглекислого газу в післяльодникової період. Відзначено три згаданих етапу.

В цьому році Джеремі Шакун з Гарвардського університету (США) і його колеги опублікували свого роду підсумкову реконструкцію кліматичних процесів останніх 22 тис. Років на підставі 80 різних джерел. Їх висновки багато в чому підтвердили попередні дослідження і здогади. З великою часткою впевненості можна говорити про те, що події розвивалися наступним чином.

Відео: Льодовиковий період: Зіткнення неминуче | Офіційний трейлер 3 HD

Близько 20 тис. Років тому льодовики Північної півкулі зайшли так далеко на південь, що навіть невеликого збільшення сонячного випромінювання виявилося досить для початку великого танення. Прісна вода наповнила Північну Атлантику, закрила місцеву циркуляцію, прискоривши тим самим потепління в Південній півкулі. Перерозподіл тепла призвело до того, що за період 20-17,5 тис. Років тому середньосвітова температура підвищилася всього на 0,3 ˚C.

Вітри, течії або ж і те й інше призвели до того, що глибока вода Південного океану піднялася, і в атмосферу вийшов вуглекислий газ, що залишався замкненим протягом декількох тисяч років. Коли його рівень перевищив 190 частин на мільйон, теплою стала вся планета. Далекий північ реагував на це повільно, але приблизно 15 тис. Років тому атмосферна концентрація двоокису вуглецю досягла вже 240 частин на мільйон, Атлантична перекидаються циркуляція знову запрацювала на повну силу, і в Північну півкулю остаточно повернулося потепління. У Південній півкулі це мало зворотний ефект: потепління сповільнилося, і вихід вуглекислого газу з океану припинився.

«Гойдалки» знову дали про себе знати приблизно 12,9 тис. Років тому. Температура в північних широтах впала. Цей період - пізній дріас - тривав близько 1 300 років. Мабуть, причиною став раптовий прорив колосального північноамериканського озера талої води в Атлантику. Історія повторилася: циркуляція завмерла, Південний океан почав випускати вуглекислий газ, концентрація останнього зросла до 260 частин на мільйон ... Десь 10 тис. Років тому планета знову перетворилася: лід відступив, море піднялося, наші предки почали обробляти землю.

За останні мільйони років лід кілька разів атакував і відступав, так що навряд чи то був останній льодовиковий період. Але на цей раз свої корективи вніс людина. Подумайте ось над чим: потрібен був лише невелике зростання сонячного випромінювання і збільшення атмосферної концентрації вуглекислого газу на 70 частин на мільйон, щоб розтопити льодовики, що покривали Євразію і Америку. Однак з початку індустріальної революції цей рівень збільшився вже на 130 частин на мільйон. Якщо ми не зупинимося, Гренландія і Антарктида вперше за мільйони років повністю позбудуться льоду.

На це підуть тисячі років, і не факт, що наша цивілізація протримається стільки часу в незвичних умовах. Можливо, геологам, гляціології і кліматологів майбутнього доведеться заново відкривати все, що викладено в цій статті, коли закінчиться наступний льодовиковий період.