Ученые решили «проблему пропавшего льда»

Ученые нашли решение для «проблемы пропавшего льда», сообщает phys.org. Во время ледниковых периодов уровень моря падает, потому что огромное количество воды задерживается в массивных внутренних ледниках. Однако до сих пор компьютерные модели не смогли согласовать высоту уровня моря с толщиной ледников. Используя инновационные расчеты, команда исследователей климата во главе с Институтом Альфреда Вегенера сумела объяснить это несоответствие. Их работа, недавно опубликованная в журнале Nature Communications, может значительно продвинуть исследования в области истории климата нашей планеты.

Зачем знать про лёд

Во время перехода от ледников к межледниковью ледники Гренландии, Северной Америки и Европы увеличиваются и уменьшаются на протяжении десятков тысяч лет. Чем больше воды хранится в могучих ледниках, тем меньше ее в океанах — и тем ниже уровень моря. Ученые сейчас исследуют, до какой степени ледники могут растаять в ближайшие столетия из-за антропогенного изменения климата и насколько в результате этого повысится уровень моря. Для этого они оглядываются в прошлое. Если они смогут понять закономерности роста и таяния льда во время прошлых ледниковых и межледниковых периодов, они смогут сделать ценные выводы о будущем.

«Проблема пропавшего льда»

Однако реконструировать далекое прошлое — дело нелегкое, потому что толщину ледников и уровень моря нельзя измерить напрямую. Соответственно, исследователям климата приходится кропотливо собирать доказательства, которые они затем могут использовать для формирования картины прошлого. Проблема в том, что в зависимости от типа собранных доказательств возникают разные картины. Мы не можем с абсолютной уверенностью сказать, какой была ситуация на самом деле десять тысяч лет назад.

Эта «проблема пропавшего льда» оставалась нерешенной в течение многих лет. Она описывает несоответствие двух различных научных подходов, которые стремились примирить высоту уровня моря и толщину ледника на пике последнего ледникового периода, около 20 000 лет назад. Группа экспертов по климату во главе с Эваном Гоуэном из Института Альфреда Вегенера, Центра полярных и морских исследований имени Гельмгольца (AWI) в Бремерхафене, теперь решила эту проблему с помощью нового метода. «Похоже, мы нашли новый способ реконструировать прошлое на 80 000 лет назад», — говорит доктор Гоуэн, который изучает вопрос примерно десять лет. Именно эти результаты и были опубликованы в журнале Nature Communications.

 

Кораллы и ледники

«Проблема отсутствия льда» основана, с одной стороны, на анализе отложений из керновых проб, собранных с морского дна в тропиках. Они содержат следы кораллов, которые все еще могут сказать нам сегодня, до какой степени уровень моря поднимался или опускался на протяжении тысячелетий. Почему? Потому что кораллы живут только в хорошо освещенных водах у поверхности океана. Керны отложений показывают, что 20 000 лет назад уровень моря в тропиках был примерно на 130 метров ниже, чем сегодня. С другой стороны, предыдущие модели предполагали, что ледниковые массы не были достаточно большими 20 000 лет назад, чтобы объяснить такой низкий уровень моря. Если быть более точным, то для того, чтобы уровень моря был настолько низким, в глобальном масштабе должен был бы замерзнуть дополнительный объем воды, вдвое превышающий массу Гренландского ледяного покрова; отсюда и «проблема отсутствия льда».

Понять поведение ледников

С помощью своего нового метода Гоуэн теперь сравнил уровень моря и массу ледника: по его расчетам, уровень моря в то время был примерно на 116 метров ниже, чем сегодня. Исходя из его подхода, нет никакого расхождения с точки зрения массы ледника. В отличие от предыдущей глобальной модели, Гоуэн внимательно изучил геологические условия в оледенелых регионах: насколько крутой была поверхность льда? Куда текут ледники? Насколько камни и осадочные породы у основания льда сопротивлялись ледяному потоку? Его модель учитывает все эти аспекты. Он также учитывает, в какой степени ледяной покров давит на земную кору в соответствующих областях. «Это зависит от того, насколько вязкой была подстилающая мантия», — объясняет Гоуэн. «Мы основываем наши расчеты на различных вязкостях мантии и, следовательно, приходим к различным массам льда». Образовавшиеся в результате этого ледяные массы теперь могут быть согласованы с уровнем моря без каких-либо расхождений.

Устоявшаяся модель несовершенна

В недавней статье Гоуэна и его команды критически пересматривается давно устоявшийся научный метод, используемый для оценки массы ледников: метод изотопов кислорода. Изотопы-это атомы одного и того же элемента, которые имеют разное число нейтронов и, следовательно, разные массы. Кислород, например, имеет более легкий изотоп 16O и более тяжелый изотоп 18O. Согласно общепринятой теории, более легкие 16O испаряются из океанов, в то время как более тяжелые 18O остаются в воде. Соответственно, во время ледников, когда образуются большие внутренние ледники и объем воды в океанах уменьшается, концентрация 18O в океанах должна увеличиваться. Однако, как было показано, эта устоявшаяся модель порождает расхождения, когда речь идет о согласовании высоты уровня моря и массы ледников за период 20 000 лет назад и ранее. «В течение многих лет изотопная модель часто использовалась для определения объема льда ледников до нескольких миллионов лет назад. Наше исследование ставит под сомнение надежность этого метода», — говорит Гоуэн. Его цель состоит в том, чтобы теперь использовать свой новый метод для улучшения традиционного метода изотопов кислорода.