Американские исследователи совершили прорыв в климатической науке, обнаружив в Восточной Антарктиде старейшие из когда-либо найденных на Земле образцы льда и заключенного в них воздуха с прямой датировкой. Эта находка, сделанная в районе Аллан-Хиллс, известном своим древним льдом, расположенным близко к поверхности, открывает беспрецедентные возможности для изучения климата глубокого прошлого планеты.
Согласно исследованию, опубликованному 28 октября в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, возраст льда составляет около шести миллионов лет. Микроскопические пузырьки воздуха, запечатанные в этом льду, представляют собой редкую и прямую «капсулу времени», позволяющую заглянуть в атмосферу Земли глубокого прошлого и получить бесценные данные о древнем климате планеты.
Самые древние образцы из Аллан-Хиллс относятся к периоду шестимиллионной давности, когда, как показывают геологические данные, Земля была значительно теплее, а уровень моря существенно выше по сравнению с современным. Это дает уникальную возможность исследовать естественные изменения климата в совсем иных условиях.
Усилиями по добыче и анализу льда руководили Сара Шеклтон из Океанографического института Вудс-Хоул и Джон Хиггинс из Принстонского университета. Оба ученых являются частью Центра по исследованию древнейшего льда (COLDEX), финансируемого Национальным научным фондом – это масштабный многоинституциональный проект, объединяющий 15 американских научно-исследовательских учреждений под координацией Университета штата Орегон.
«Ледяные керны – это словно машины времени, позволяющие ученым увидеть, какой была наша планета в прошлом», – объясняет Сара Шеклтон, участница многих антарктических буровых экспедиций. «Образцы из Аллан-Хиллс помогают нам заглянуть в историю гораздо дальше, чем мы когда-либо могли себе представить».
Эд Брук, директор COLDEX и палеоклиматолог из Университета штата Орегон, назвал эту находку важнейшим достижением центра на сегодняшний день. COLDEX, созданный в 2021 году как Научно-технологический центр Национального научного фонда, изначально ставил целью исследование Антарктического ледяного щита – крупнейшего хранилища замерзшей воды на Земле. «Мы знали, что лед в этом регионе древний, – делится Брук. – Изначально мы рассчитывали найти лед возрастом до трех миллионов лет, возможно, немного старше, но это открытие превзошло все наши ожидания».
COLDEX – один из нескольких международных проектов, стремящихся расширить временные рамки исследований ледяных кернов, которые ранее ограничивались примерно 800 тысячами лет. Например, европейский проект недавно объявил о получении непрерывного глубокого керна возрастом 1,2 миллиона лет из Восточной Антарктиды. Однако образцы из Аллан-Хиллс отодвигают эту временную границу на несколько миллионов лет дальше, хотя и представляют собой отдельные фрагменты, а не единый непрерывный керн. Это отличие подчеркивает уникальность находки.
Исследователи COLDEX работают в отдаленном полевом лагере в Аллан-Хиллс, проводя месяцы, буря лед на глубину от ста до двухсот метров вблизи края Антарктического ледяного щита. В этом регионе пересеченная местность и особенности движения льда способствуют сохранению чрезвычайно древних слоев близко к поверхности. Для сравнения, получение непрерывных кернов во внутренних районах Антарктиды обычно требует бурения на глубину более двух тысяч метров.
«Мы все еще исследуем точные условия, которые позволяют такому древнему льду сохраняться так близко к поверхности», – рассказывает Шеклтон. «Вероятно, это сочетание рельефа, сильных ветров и жестокого холода. Ветер сдувает свежий снег, а низкие температуры почти полностью замедляют движение льда. Это делает Аллан-Хиллс одним из лучших мест в мире для поиска древнего льда на небольшой глубине, но при этом одним из самых суровых мест для проведения полевых работ».
Возраст образцов из Аллан-Хиллс был определен непосредственно по самому льду с использованием высокоточных измерений изотопа благородного газа аргона. Этот метод позволяет датировать лед, не полагаясь на окружающие отложения или другие косвенные свидетельства, что придает результатам особую надежность.
Хотя полученные данные не представляют собой непрерывную хронологическую запись, эти образцы по возрасту значительно превосходят любой ранее изученный лед. Джон Хиггинс подчеркивает, что «команда создала своего рода библиотеку так называемых «климатических снимков», которые примерно в шесть раз старше любых ранее сообщавшихся данных ледяных кернов, дополняя при этом более детальные, но более молодые данные из кернов, полученных во внутренних районах Антарктиды».
Анализ изотопов кислорода во льду показал, что за последние шесть миллионов лет температура в регионе опустилась примерно на 12 градусов Цельсия (что составляет около 22 градусов по Фаренгейту). Это первое прямое свидетельство, позволяющее количественно оценить, насколько сильно изменился климат Антарктиды с того древнего теплого периода.
Дальнейшие исследования будут сосредоточены на реконструкции концентраций парниковых газов и показателей температуры океана, законсервированных в пузырьках воздуха. Эти данные станут ключевыми для понимания естественных сил, формирующих долгосрочные изменения климата Земли.
Новая экспедиция COLDEX планирует вернуться в Аллан-Хиллс в ближайшие месяцы для дополнительного бурения. Команда надеется обнаружить еще более древние образцы и получить более детальную картину атмосферы Земли в прошлом.
«Учитывая необычайно древний лед, который мы обнаружили в Аллан-Хиллс, мы также разработали комплексное долгосрочное исследование этого региона, чтобы попытаться расширить временные рамки наших изысканий. Мы планируем провести его в период с 2026 по 2031 год», – поделился Эд Брук.
В число авторов исследования входят Джулия Маркс Петерсон, Кристо Бюйзерт и Дженна Эпифанио из Университета штата Орегон; Валенс Хишамунда, Остин Картер и Майкл Бендер из Принстонского университета; Линдси Дэвидж, Эрик Стейг и Эндрю Шауэр из Вашингтонского университета; Сара Ааронс, Джейкоб Морган и Джефф Северхаус из Океанографического института Скриппса при Калифорнийском университете в Сан-Диего; Андрей В. Курбатов и Дуглас Интрон из Университета штата Мэн; Ючжэнь Янь из Университета Тунцзи; и Питер Нефф из Университета Миннесоты. Проект COLDEX получает поддержку от Управления по полярным программам Национального научного фонда, Программы научно-технологических центров Управления интеграционной деятельности ННФ и Университета штата Орегон. Полевые работы в Антарктиде осуществляются при содействии Антарктической программы США и финансировании ННФ, с буровой поддержкой со стороны Программы бурения льда США ННФ и хранением образцов, которым управляет Центр ледяных кернов ННФ в Денвере, Колорадо.
