Pokrywy lodowe Antarktyki stopiły się gwałtownie 20 milionów lat temu w wyniku zmian orbitalnych. Naukowcy ostrzegają, że współczesne emisje mogą wywołać podobną niestabilność, wzywając do podjęcia działań klimatycznych.
Geolodzy pod kierownictwem Uniwersytetów w Leicester i Uniwersytetu w Southampton odkryli okresy nagłego topnienia pokrywy lodowej Antarktyki w nowym zapisie klimatycznym sprzed ponad 20 milionów lat. Badania, opublikowane niedawno w Komunikacja przyrodniczapokazuje, jak wrażliwe były wczesne epoki lodowcowe naszej planety na wpływ ekscentrycznej orbity Ziemi wokół Słońca, co wskazuje, że pokrywa lodowa Antarktydy może być mniej stabilna, niż wcześniej sądzono. Ponadto badanie daje wgląd w to, jak Antarktyda może zachowywać się w świecie bez pokrywy lodowej Grenlandii, która stopi się, jeśli emisje będą się utrzymywać.
Pokrywa lodowa Antarktyki w czasie
Dane pokazują, że wielkość pokrywy lodowej Antarktyki zmieniała się na przestrzeni dziejów. Te różnice w wielkości występują regularnie, podobnie jak bicie serca. Istniejące zapisy z różnych miejsc w oceanie pokazują różne „rytmy” bicia serca wczesnych epok lodowcowych Antarktyki. Nie powinno to być możliwe, ponieważ ślad powiększania się i zanikania pokrywy lodowej Antarktyki w zapisie klimatycznym powinien być identyczny w każdym miejscu oceanu, tak samo jak nie powinno być możliwe, że puls Twojej nogi jest inny niż ramienia.
Ekscentryczne orbity i rytmy klimatyczne
Te rytmy bicia serca są spowodowane kształtem orbity Ziemi wokół Słońca na przestrzeni setek tysięcy do milionów lat. Na bardziej ekscentrycznej orbicie odległość Ziemi od Słońca będzie się bardziej zmieniać w ciągu roku, narażając ją na większe działanie ciepła, gdy będzie blisko, i mniejsze, gdy będzie dalej. Rosnące ciepło zmienia system klimatyczny Ziemi, czasami powodując szybkie topnienie pokrywy lodowej. Kiedy orbita Ziemi jest bardziej kołowa, pokrywa lodowa jest bardziej stabilna i następuje mniejsze topnienie.
Geologiczne wskazówki dotyczące dawnych klimatów
To nowe badanie, finansowane przez brytyjską Radę ds. Badań i Innowacji/Badań nad Środowiskiem Naturalnym oraz Niemiecką Fundację Nauki (DFG), bada okres od 28 do 20 milionów lat temu, kiedy Ziemia była cieplejsza niż obecnie i istniały tylko pokrywy lodowe Antarktyki. Wykorzystując dane z rdzeni geologicznych odzyskanych podczas ekspedycji w ramach programu zintegrowanych wierceń oceanicznych (IODP), w badaniu przedstawiono nowy wzorcowy zapis klimatyczny, który pozwala porównać istniejące zapisy, aby pomóc naukowcom ulepszyć dokładność swoich modeli klimatycznych rekonstruujących zmiany klimatyczne w przeszłości. Te wglądy w przeszłość pomagają im zrozumieć wpływ topnienia pokrywy lodowej Antarktyki w przyszłości.
Ostrzeżenie z przeszłości
Główny autor, dr Tim van Peer ze Szkoły Geografii, Geologii i Środowiska Uniwersytetu w Leicester, powiedział: „Z naszych badań wynika, że pokrywa lodowa Antarktydy jest bardziej niestabilna, niż wcześniej sądzono. Pokazujemy, jak wrażliwa geologicznie wczesna pokrywa lodowa Antarktyki była na zmiany orbity i osi Ziemi.
„Wcześniejsze zmiany klimatyczne szybko zakończyły niektóre wczesne epoki lodowcowe Antarktyki i spowodowały duże ilości topnienia. „Szybko” odnosi się do geologicznej skali czasu, a nie tak szybko, jak możemy się spodziewać podczas współczesnych zmian klimatycznych.
„Nie możemy zakładać, że współczesna pokrywa lodowa Antarktydy jest stabilna. Jeśli emisje klimatyczne będą się nadal utrzymywać, jesteśmy na dobrej drodze do stopienia dużej części pokrywy lodowej Antarktyki. Musimy łagodzić zmiany klimatyczne poprzez redukcję emisji. To jedyny sposób, aby nie przekroczyć punktów krytycznych stabilności pokrywy lodowej Antarktyki”.
Sondowanie dowodów głębinowych
W badaniu przeanalizowano próbki z rdzeni geologicznych pobrane z północno-zachodniego Atlantyku w ramach ekspedycji IODP w 2012 roku. Mikroorganizmy z tych rdzeni rejestrują skład chemiczny oceanu w postaci izotopów tlenu w swoich muszlach. Mierząc stosunek izotopów tlenu, naukowcy mogą ustalić, czy pokrywa lodowa urosła, czy się skurczyła, i ustalić harmonogram na podstawie głębokości próbki w rdzeniach.
Profesor Paul Wilson, główny badacz projektu na Uniwersytecie w Southampton, powiedział: „Zaskakującą rzeczą może być odkrycie, że badamy puls pokrywy lodowej Antarktyki, wykonując proste badania chemiczne na skamieniałych muszlach wielkości główki szpilki z głębin dno morskie po drugiej stronie świata. Ale naprawdę piękne jest to, że możemy to zrobić poprzez zapis geologiczny na przestrzeni dziesiątek milionów lat. Nauka o Ziemi dotyczy podróży w czasie w przeszłość i zawsze wyciągamy wnioski, które pomogą nam zrozumieć naszą przyszłość.
Globalna współpraca w dziedzinie nauk o morzu
IODP to finansowany ze środków publicznych międzynarodowy program badań morskich, wspierany przez 21 krajów, który bada historię i dynamikę Ziemi zarejestrowaną w osadach i skałach dna morskiego oraz monitoruje środowiska pod dnem morskim. Za pośrednictwem wielu platform – funkcji unikalnej dla IODP – naukowcy badają głęboką biosferę i ocean pod dnem morskim, zmiany środowiskowe, procesy i skutki, a także stałe cykle i dynamikę Ziemi. W tym konkretnym badaniu wykorzystano próbki zebrane podczas Ekspedycji 342 i wymagano lat pracy, wynikających z połączonych wysiłków międzynarodowego partnerstwa (głównie Wielkiej Brytanii i Niemiec).
Uniwersytet w Leicester jest zaangażowany w IODP od lat 80. XX wieku i brał udział w kilkudziesięciu wyprawach na całym świecie. W ciągu ostatniego roku naukowcy z Uniwersytetu w Leicester uczestniczyli w IODP Ekspedycja 389 „Zatopione rafy hawajskie” I Ekspedycja 405 „Śledzenie poślizgu tsunamigenicznego przez rów japoński (JTRACK)”.
Odniesienia: „Ekscentryczność i szybkie zakończenie wczesnych epok lodowcowych Antarktyki” autorstwa Tima E. van Peera, Diederika Liebranda, Victorii E. Taylora, Swaantje Brzelinskiego, Iris Wolf, André Bornemanna, Olivera Friedricha, Stevena M. Bohaty’ego, Chuang Xuana, Peter C. Lippert i Paul A. Wilson, 5 grudnia 2024 r., Komunikacja przyrodnicza.
DOI: 10.1038/s41467-024-54186-1
