Главная
Последний большой ледниковый период начался около 120 тыс. лет назад. Один язык толщиной местами более трёх километров охватил практически всю Канаду и даже добрался до Манхэттена. Другой распространился по большей части Сибири и Северной Европы, остановившись лишь близ Лондона. Обширные районы превратились в тундры и пустыни, ибо на планете стало суше. Уровень моря опустился на 120 м ниже сегодняшнего: Великобритания и Ирландия были частью континентальной Европы, Австралия, Тасмания и Новая Гвинея составляли единый материк под названием Сахул.
Последний большой ледниковый период начался около 120 тыс. лет назад. Один язык толщиной местами более трёх километров охватил практически всю Канаду и даже добрался до Манхэттена. Другой распространился по большей части Сибири и Северной Европы, остановившись лишь близ Лондона. Обширные районы превратились в тундры и пустыни, ибо на планете стало суше. Уровень моря опустился на 120 м ниже сегодняшнего: Великобритания и Ирландия были частью континентальной Европы, Австралия, Тасмания и Новая Гвинея составляли единый материк под названием Сахул.
Затем, около 20 тыс. лет назад, началась великая оттепель. В течение 10 тыс. лет среднемировая температура выросла на 3,5 C, и основная часть льда растаяла. Низменные районы затопило: образовались Ла-Манш и Северное море, нашим предкам пришлось покинуть поселения, бывшие некогда прибрежными.
В чём же причина столь резкой трансформации планеты?
Первый этап великой оттепели: в Северном полушарии становится чуть более солнечно, и в Атлантику попадает огромное количество талой воды. (Здесь и ниже инфографика NewScientist.)
В 1830-х годах один из основоположников гляциологии Луи Агассис заметил, что характерные следы движения ледников (например, царапины на породе и эрратические валуны — камни, которые оттащило далеко от места происхождения) можно обнаружить вдали от современных ледников. Вскоре стало ясно, что планета пережила целый ряд ледниковых периодов.
Что заставляло лёд приходить и уходить? В 1864 году шотландский климатолог Джеймс Кролл выдвинул гипотезу о том, что изменения в количестве солнечного света, достигающего Земли, связаны с колебаниями орбиты планеты. Он также предположил, что это влияет на механизмы обратной связи: теплоотражающие снег и лёд тают, меняются морские течения.
Кролл ошибся во многих деталях, но был на верном пути. В начале XX века сербский астроном Милутин Миланкович рассчитал изменения орбиты Земли за 600 тыс. лет и пришёл к выводу, что именно увеличение яркости летнего солнца в Северном полушарии становилось главным фактором потепления. Современники не приняли эту идею, и лишь в 1970-х исследования донных отложений показали, что наступление и окончание ледниковых периодов совпадает с так называемыми циклами Миланковича.
Но это не решило всех загадок. Начать с того, что вариативность солнечного излучения, достигающего планеты, невелика. Даже если учесть, что в результате таяния снега и льда Земля поглощает больше тепла, этим нельзя объяснить окончание ледникового периода. Более того, когда летнее солнце становится ярче в Северном полушарии, Южное получает меньше излучения. Кстати, Кролл из-за этого предположил, что когда север замерзает, то юг оттаивает, и наоборот. Но в действительности весь мир нагревается примерно в одно и то же время.
Казалось, разгадку удалось получить в 1980-х годах, когда керны льда Антарктиды показали удивительно сильную корреляцию между атмосферным уровнем углекислого газа и температурой. Если в Северном полушарии вскоре после начала оттепели стала расти концентрация углекислого газа, этим можно объяснить потепление и в Южном. Однако примерно десять лет назад стало ясно, что Антарктика начала нагреваться за несколько сотен лет до роста уровня двуокиси углерода. Выходит, что, хотя углекислый газ, без сомнения, внёс вклад в парниковый эффект, он не был первопричиной.
Второй этап: талая вода останавливает Атлантическую циркуляцию, Север замерзает, на Юге теплеет ещё сильнее.
И это не единственная тайна. В 1930-х годах исследования донных отложений, содержащих пыльцу цветка Dryas octopetala и других растений, показали, что почти сразу же после потепления в Европе вновь стало холодно. Этот так называемый древнейший дриас продолжался примерно 17,514,7 тыс. лет назад. Через какое-то время выяснилось, что аналогичное похолодание пережила и Гренландия.
Однако в тот же период Антарктика продолжала стабильно нагреваться. Этот парадокс невозможно объяснить ни солнечным излучением, ни углекислым газом. Остаются морские течения. Дело в том, что в результате таяния ледников в Северную Атлантику поступило огромное количество пресной воды. Судя по морским отложениям близ ирландских берегов, всего за несколько сотен лет уровень моря поднялся на 10 м.
Нынче солёная вода, прибывая в Северную Атлантику из тропиков, остывает, становится более плотной и опускается на дно, после чего отправляется обратно в Южное полушарие. На поверхности же тёплая вода (Гольфстрим и другие течения) движется на север. Эта система называется Атлантической меридиональной опрокидывающей циркуляцией.
19 тыс. лет назад поток пресной воды привёл к тому, что солёная вода стала менее густой, и циркуляция замедлилась. Морские отложения показали в 2004 году, что около 17,5 тыс. лет назад она практически остановилась. Получились своего рода качели: потепление в Северном полушарии приводит к таянию ледников и попаданию большого количества пресной воды в Северную Атлантику. Перенос тепла из тропиков прекращается, и Северное полушарие начинает охлаждаться. Напротив, в тропиках и субтропиках Южного полушария потепление ускоряется, ибо они отдают северу меньше тепла. Это объясняет очень многое, в том числе рост уровня углекислого газа.
Третий этап: полоса западных ветров смещается к югу и нагревает океан близ Антарктики, из глубин поднимаются тысячелетние залежи углекислого газа, приводя к парниковому эффекту.
В 1990-х годах поиск источника углекислого газа сосредоточился на Южном океане. Изотопы из донных отложений рассказали о том, что во времена ледникового периода на большой глубине находились большие залежи двуокиси углерода. Причиной тому послужили отсутствие вертикального перемешивание и морской лёд. Во время оттепели океан «раскрылся» и значительная часть газа попала в атмосферу. Детальный анализ, проведённый в начале этого года, показал то же самое.
Сегодня считается общепризнанным, что за выброс углекислого газа в атмосферу несёт ответственность активизация вертикального перемешивания в Южном океане. Например, в 2009 году там обнаружили значительное увеличение роста планктона с кремниевыми панцирями во время древнейшего дриаса. Повышение концентрации растворённого в воде кремния, скорее всего, было связано с подъёмом глубинных вод, богатых нужными веществами.
Что же вызвало этот процесс? На этот счёт есть две идеи. Дэниэл Сигмен из Принстонского университета (США) указывает на то, что Антарктида стала теплеть почти одновременно с водой чуть южнее экватора (см. выше про «отключение» Атлантической циркуляции). В 2007 году он и его коллеги предположили, что результатом стало возникновение временной опрокидывающей циркуляции близ Антарктиды.
А Боб Андерсон из Земной обсерватории Ламонт-Доэрти (США) и его коллеги полагают, что всё дело в изменении розы ветров в связи с изменением разницы температур. Во времена ледникового периода полоса западных ветров Южного полушария (моряки зовут эти ветры ревущими сороковыми в соответствии с их географической широтой) располагалась дальше на север. Упомянутые выше «качели» сдвинул