Ледниковые периоды Земли обычно рассматриваются как бесконечные периоды сильного холода. Но новое исследование предполагает, что в это время в атмосферу часто проникают выбросы углекислого газа (CO 2 ), обеспечивая десятилетия или даже столетия относительного тепла на фоне 10 000-летних периодов холода. Такие пульсации могли вызвать некоторое отступление ледников и ледяных щитов, открыв тем самым новые территории для растений и животных.
Исследователи могут отслеживать колебания содержания CO 2 в атмосфере , глядя на ледяные керны, пробуренные в Антарктиде, Гренландии и некоторых высоких горах в более низких широтах. Ядра содержат захваченные пузырьки воздуха, поскольку пушистый снег спрессован в лед под весом более новых, более свежих вышележащих слоев.
Некоторые из этих климатических хроник насчитывают сотни тысяч лет. Но данные с высоким разрешением, отслеживающие столетние или более короткие вариации, отсутствовали, отчасти из-за загрязнения от методов, используемых для извлечения CO 2 из льда.
В новом исследовании Кристоф Нербасс-Алес, физик-климатолог из Кембриджского университета, и его коллеги придумали способ извлечения CO 2 из древнего льда, который примерно в три раза точнее, чем предыдущие методы. Разработанная ими технология измельчения льда не предполагает трения между металлическими частями, которые могут быть источником свежего CO 2 . Новый подход позволил им измерить концентрацию CO 2 с точностью до одной части на миллион.
Затем группа Нербасс-Алеса проанализировала части ледяного керна длиной 3,5 км, пробуренного в одной из самых высоких точек восточной Антарктиды. Их образцы фиксируют время между 330 000 и 450 000 лет назад - интервал, который включает один полный ледниковый период, а также периоды потепления с обеих сторон. В среднем каждая точка данных отделялась от своих соседей примерно на 300 лет, что в четыре-шесть раз лучше во временном разрешении по сравнению с предыдущими исследованиями.
Через 120 000-летний интервал исследователи выявили восемь эпизодов, когда уровень CO 2 быстро повышался. Семь из этих восьми импульсов длились более 100 лет, и в течение шести из них уровень CO 2 вырос более чем на девять частей на миллион , сообщают исследователи сегодня в Science . (Для сравнения, до того, как человеческая деятельность начала перекачивать в воздух большие количества CO 2 в начале промышленной революции, среднее глобальное содержание CO 2 в атмосфере составляло около 280 частей на миллион.)
Ранее исследователи отмечали скачки концентрации CO 2 в столетнем масштабе только по образцам льда, представляющим поздние стадии последнего ледникового периода. Так что, по словам Нербасс-Алес, обнаружение их во льду, который накапливался в теплый межледниковый период, было неожиданностью.
Новый анализ команды показывает, что климат Земли «может меняться намного быстрее, чем мы думали ранее», - говорит Шон Маркотт, палеоклиматолог из Университета Висконсина в Мэдисоне, который не участвовал в новом исследовании. В результате сдвиги в экосистемах, хотя и кратковременные, могли быть глубокими.
Нербасс-Алес и его коллеги предполагают, что скачки содержания CO 2 в атмосфере являются результатом изменений конвейерной ленты океанских течений в Атлантическом океане. Когда Гольфстрим ослабевает, это теплое течение приносит меньше тепла в воды Северной Атлантики. Эти изменения температуры поверхности моря, в свою очередь, вызывают изменение погодных условий в тропиках, вызывая сокращение заболоченных территорий, говорит Нербасс-Алес. Богатый углеродом материал, хранящийся в этих ранее заболоченных зонах, затем разлагается, посылая импульс CO 2 в воздух, чтобы согреть климат.
В наше время эти древние импульсы не были бы впечатляющими: скачок концентрации CO 2 на 10 частей на миллион , который в доиндустриальные времена мог происходить в течение 100 или более лет, в наши дни может произойти всего за 4 или 5 лет. .
Тем не менее, Маркотт говорит: « С моей точки зрения , обнаружение этих быстрых скачков [в CO 2 ] весьма увлекательно». Результаты команды показывают, что внезапные импульсы CO 2 возникают не только по мере уменьшения ледникового периода, но и могут возникать в любой момент цикла ледникового периода.