Ледник в окрестностях австралийской полярной станции Кэйп-Денисон. Эти скалы входят в перечень особых приородоохранных зон Антарктики ASPA. Фото: Pauline Askin / Reuters

Антарктида покрылась льдом из-за резкого снижения доли СО2 в атмосфере, считают ученые

Американские климатологи пришли к выводу, что причиной первого оледенения Антарктиды примерно 34 миллиона лет назад было резкое снижение концентрации СО2 в воздухе, а не открытие «южных врат» — прохода между Антарктидой и Южной Америкой и связанная с ним перестройка приполярных течений. Столь значимая роль углекислоты в появлении ледниковой шапки на южном полюсе подчеркивает угрозу, которую несет рост доли парниковых газов в атмосфере для ее существования, пишут ученые в статье, опубликованной в журнале Nature.

«Все существующие на сегодня исследования не учитывают того, что ледники могут напрямую влиять на работу океанических течений и всего климата Земли в целом. Иначе говоря, когда в вашей модели начинает формироваться ледовый щит, он сразу же становится активной частью климатической системы в целом, а не пассивным игроком, как мы считали ранее. Всем должно быть понятно, что подобная проверка моделей первого оледенения Арктики и трансформации всего облика Земли в целом в ту эпоху не является каким-то праздным научным упражнением. Сегодня мы, образно выражаясь, раскрутили маховик «производства» углекислоты на максимум, и при этом мы не способны двигать континентами», — повествует Мэтью Хубер из университета Нью-Гемпшира в Дареме (США).

Хубер и пара его коллег по университету обратили внимание на то, что сокращение южной ледовой шапки в последние десятилетия достаточно сильно повлияло на силу, характер взаимодействия и расположение течений в приполярных регионах мирового океана. Этот феномен заставил их задуматься о том, насколько сильно влияют друг на друга и связаны между собой такие климатические факторы, как среднегодовые температуры, доля СО2 в атмосфере и «рисунок» течений. Еще один вопрос — как появление ледников влияет на все три фактора?

Для ответа на этот вопрос климатологи создали принципиально новую климатическую модель, в которой изменения площади ледников, концентрации углекислоты и прочих переменных отражались на состоянии всех остальных элементов симуляции. Используя эту модель, авторы статьи попытались узнать, что действительно произошло во время так называемого эоцен-олигоценового перехода, вызвавшего в том числе и оледенение Антарктиды впервые за все время ее самостоятельного существования.

До наступления этого катаклизма, во времена эоцена и палеоцена, Земля была похожа на гигантский «парник». Среднегодовые температуры были высокими даже в приполярных регионах планеты, чей климат в целом напоминал те условия, которые характерны для умеренных широт России сегодня. Сегодня существует две основных гипотезы, которые объясняют то, почему исчез этот парниковый климат, и как планета в последующие эпохи превратилась в «ледник».

Схема климатических изменений во время Эоцен-олигоценового перехода по версии авторов статьи. Изображение: Nature / NPG/ Macmillan Publishers Limited

Одна из них — ее поддерживают почти все климатологи и геологи уже почти 40 лет — гласит, что причиной всех климатических изменений и связанного с ними массового вымирания животных было движение трех материков — Южной Америки, Австралии и Антарктиды. Мостики суши, объединявшие эти континенты в предыдущие эпохи, исчезли, в результате чего возникла система циркумполярных течений, изолировавших южные приполярные регионы от потоков теплой воды из тропиков.

«Эоцен-олигоценовый переход был одним из ключевых событий в истории планеты и полученные нами результаты переворачивают все представления о нем с ног на голову. Сегодня во всех учебниках утверждается, что его причиной было открытие морского прохода, что произошло благодаря тому, что Австралия отделилась от Антарктиды. В результате полярный континент был изолирован от теплых тропических течений, что изменило градиенты температур и характер круговорота вод в океане у Антарктики, что в свою очередь привело к появлению ледового щита», — объясняет Хубер.

Немногочисленные сторонники второй гипотезы считают, что главным движущим фактором в оледенении Антарктики и причиной вымирания животных послужили резкие колебания в концентрации углекислоты в атмосфере. По их мнению, отправным толчком к переходу послужил некий климатический катаклизм, который привел к резкому снижению доли СО2 в воздухе, что снизило температуры воздуха и привело к формированию небольшой ледовой шапки в Антарктике. В свою очередь ее появление перестроило рисунок приполярных течений, что привело к еще большему падению среднегодовых температур и к дальнейшему росту ледников.

Хубер и его единомышленники проверили, могло ли это происходить на самом деле. Для этого они воссоздали климатические условия позднего эоцена в своей модели и попытались воспроизвести катаклизм, резко снизив концентрацию углекислого газа в атмосфере и в водах мирового океана. Затем ученые проследили за изменениями климата в последующие сотни и миллионы лет, сравнивая результаты симуляции с теми сведениями о климате раннего олигоцена, которые были извлечены геологами из осадочных пород на дне Атлантики.

К удивлению ученых, альтернативная теория оледенения оказалась точной — выходные данные климатической модели достаточно точно воспроизводили то, о чем свидетельствует геология. Более того, площадь, масса и размеры виртуальной полярной шапки в целом почти не отличались от текущих параметров ледяной брони Антарктики. Когда авторы статьи попытались повторить аналогичный эксперимент с общепринятой «континентальной» моделью, им не удалось воспроизвести рождение полярных ледников со столь же высокой степенью достоверности. Этот факт, как считает Хубер, говорит о том, что колебания в уровне углекислоты, а не движение континентов, было реальной причиной первого оледенения Антарктики.