Ученые обнаружили остатки гигантской речной системы длиной более 1500 километров, погребенной под ледяной шапкой Антарктиды. Датируемая примерно 40 миллионами лет, она пересекала континент с востока на запад, когда здесь был умеренный климат и существовали пышные экосистемы. Это открытие может помочь усовершенствовать модели для прогнозирования изменения климата.
100 миллионов лет назад, когда Антарктида еще была центральной частью суперконтинента Гондвана, она не была изолирована и полностью покрыта льдом. 130 миллионов лет назад она отделилась от Гондваны и стала самостоятельным континентом. Однако, несмотря на то что континент находится на Южном полюсе, климатические условия на нем были умеренными. Вся территория была покрыта обширными речными системами и пышной растительностью. Такие условия сохранялись до конца эоцена (34 миллиона лет назад), когда уровень CO2 в атмосфере резко упал.
Это привело к периоду крупного оледенения, начавшегося во время перехода между эоценом и олигоценом, между 34 и 44 миллионами лет назад. В этот период на континенте исчезла тропическая флора, которую постепенно заменили обширные пространства тундры. Тундра, в свою очередь, со временем была вытеснена ледяными шапками. Это один из наиболее выраженных периодов климатических изменений в фанерозое — эоне, охватывающем последние 539 миллионов лет.
Ученые изучают этот важный переходный период, чтобы смоделировать, как планета может отреагировать на экстремальное климатическое событие. Количество CO2 в атмосфере в конце эоцена было в два раза больше, чем сегодня. По оценкам специалистов, этот уровень может сравняться через 150-200 лет, если антропогенные парниковые газы продолжат увеличиваться.
"Если мы думаем о потенциально серьезных изменениях климата в будущем, нам необходимо изучить периоды в истории Земли, когда это уже происходило", — сказал Йоханн Клагес, седиментолог из Центра полярных и морских исследований имени Гельмгольца при Институте Альфреда Вегенера в Германии.
Однако геологические записи о состоянии окружающей среды Антарктики в то время крайне редки. Все геологические пласты, относящиеся к этому периоду, полностью покрыты льдом. С другой стороны, обычные методы отбора керна не подходят для взятия образцов из этих пластов.
Серия скважин, пробуренных Клагесом и его коллегами, позволяет получить новые сведения о ландшафтах Антарктики в период перехода от эоцена к олигоцену, используя самые современные методы. Их результаты, описанные в журнале , показывают остатки сложного и разнообразного ландшафта, погребенного под толстым слоем льда, покрывающего континент.
Трансконтинентальная сеть протяженностью 1500 километров
Бурение было проведено в 2017 году во время экспедиции на борту ледокола Polarstern. Судно пересекло южную часть Чили, затем проследовало через пролив Дрейка и достигло западной части Антарктиды, в заливе Амундсена. Самые южные и древние осадочные породы были выбраны для бурения на глубине до 30 метров под морским дном.
Для анализа образцов исследователи использовали методы датировки, основанные на температуре и изотопах, содержащихся в тяжелых минералах. Количественное определение липидных биомаркеров также использовалось для получения дополнительной информации об условиях, в которых происходило отложение осадков. "В совокупности наши данные позволяют реконструировать эоценовый ландшафт Западной Антарктиды до крупномасштабного постоянного оледенения", — поясняют авторы в своем отчете.
Изотопный анализ показал, что нижняя часть осадочных слоев сформировалась в среднем мелу, около 85 миллионов лет назад. Этот слой содержал окаменелые споры и пыльцу, характерные для тропических лесов умеренной зоны. Верхняя часть отложений содержала песок, датируемый средним и поздним эоценом (30-40 миллионов лет назад).
Характеристики эоценового слоя были очень похожи на характеристики отложений дельты реки. Количественное определение липидных маркеров также выявило присутствие молекул, характерных для пресноводных цианобактерий. Эти результаты позволяют предположить наличие речной системы, впадающей в залив Амундсена.
Кроме того, проведенный исследователями анализ показал, что большинство минералов и фрагментов горных пород, содержащихся в этих образцах, происходят не из Западной Антарктиды, а из Трансантарктических гор, расположенных на краю Восточной Антарктиды, в тысячах километрах от нее. С конца эоцена эта горная цепь поднялась и разделила континент на две части — восточную и западную. В результате эрозии этих гор образовалось большое количество обломков, которые река должна была перенести на расстояние 1500 километров через весь континент. Эти геологические особенности сопоставимы с теми, что характерны для таких крупных речных систем, как Миссисипи, Рио-Гранде и Рейн.
"Существование такой трансконтинентальной речной системы показывает, что, в отличие от сегодняшнего дня, большая часть Западной Антарктиды должна была находиться над уровнем моря в виде обширных прибрежных равнин, — объясняют эксперты в пресс-релизе Института Альфреда Вегенера. Из-за низкого рельефа Западная Антарктида в конце эоцена все еще была свободна ото льда, в то время как горные районы Восточной Антарктиды уже начали покрываться льдом".
В качестве следующего шага команда планирует проанализировать более поздние образцы осадочных пород, датируемые, в частности, периодом перехода от олигоцена к миоцену (23 миллиона лет назад). Это позволит повысить точность моделей ледникового периода и предсказать изменения климата.