Как возникла огромная антарктическая ледяная шапка?
Новая работа улучшила наше понимание факторов, которые привели к замерзанию Антарктиды в позднем эоцене. Результаты были опубликованы в журнале 9 ноября.
Огромная масса льда, покрывающая Антарктиду, образовалась около 34 миллионов лет назад, в то время, когда распались последние языки суши, связывавшие полярный континент с Южной Америкой и Австралией. Затем массивное океаническое течение с запада на восток обогнуло Антарктиду, четко изолировав ее от остальной части земного шара.
От зеленого континента к белому континенту
Возникшее в результате этого снижение переноса тепла вызвало значительное похолодание континента. Первоначально покрытая растительностью, она постепенно превратилась в степь, затем в тундру, пока не появились первые низкогорные ледники. За несколько десятков тысяч лет, снег за снегом, образовалась гигантская ледяная шапка. Постепенно некогда зеленый ландшафт уступил место белой пустыне.
По мере охлаждения климата на юге концентрация углекислого газа (CO2) в атмосфере неуклонно снижалась, что привело к падению температуры по всему миру. Однако до сих пор было трудно определить соответствующий вклад изменения континентальной географии по сравнению с вкладом СО2 в замерзание Антарктиды.
Определяющая роль тектоники в замерзании Антарктиды
В новом исследовании ученые показали, что эти два явления на самом деле тесно связаны. Используя модель океана с очень высоким разрешением, которую они ограничили палеогеографией того времени, ученые обнаружили, что относительно небольшие изменения в глубине морских проходов, порядка нескольких сотен метров, были достаточны, чтобы вызвать охлаждение периантарктических вод на 2 °C - 4 °C.
"Когда мы начали этот проект, я был удивлен, насколько важно высокое разрешение в модели океана. Эти симуляции чувствительны к минимальным изменениям глубины морских путей и реагируют совершенно иначе, чем их аналоги с низким разрешением", — - говорит Изабель Зауэрмильх, ведущий автор статьи. "Кроме того, они разрешают вихри, турбулентные океанические течения менее 100 километров, необходимые для точного распределения температуры в Южном океане".
Кроме того, исследования, которые смогли минимизировать влияние тектонических изменений, пришли к такому выводу, потому что они были основаны на моделях с недостаточным пространственным разрешением. Поскольку рассмотрение мелкомасштабных механизмов необходимо, поэтому неудивительно, что между различными опубликованными на данный момент работами возникли противоречия.
Взаимодействие между снижением концентрации CO2 и циркуляцией океана
Со своей стороны, CO2 рассматривается как фактор, который ускоряет или задерживает захват континента льдом. Таким образом, его постоянное снижение способствовало быстрому наступлению оледенения, постепенно распространившемуся до глобального масштаба. Кроме того, установление циркумполярного течения с его холодными и хорошо перемешанными водами само по себе способствовало ускорению снижения концентрации CO2. Таким образом, мы можем видеть, что если тектонический аспект играет определяющую роль, они впоследствии будут действовать согласованно.
"Во время COP26 мы много слышали о моделировании и прогнозах будущего нашей планеты. В этой работе мы показываем, что для успешного моделирования изменения климата крайне важно учитывать уровни CO2 в атмосфере, а также соответствующие географические регионы прошлого", — говорит Катарина Хохмут, соавтор исследования. "Изменение глубины морского прохода на 600 метров может привести к резкому снижению температуры в прибрежной зоне и тем самым определить судьбу антарктического ледяного щита".