Исследователи из Вашингтонского университета выяснили, как частицы космической пыли могут рассказать о тысячелетней истории арктических льдов. Результаты исследования опубликованы в Science.
С 1979 года, когда спутники начали регулярно измерять морской лед, его площадь сократилась более чем на 42%. По мере того как лед истончается и отступает, открытая вода поглощает больше солнечного тепла, ускоряя потепление и дальнейшую потерю льда. Климатические прогнозы предполагают, что в ближайшие десятилетия летом в Арктике могут появиться периоды без льда, что повлияет на экосистемы и человечество.
«Если мы сможем понять, где и когда лед будет исчезать, это поможет предсказать изменения в экологии, рыболовстве и даже геополитике», — отметил Фрэнки Павиа, доцент кафедры океанографии, руководивший исследованием.
Следы льда в космической пыли
Космическая пыль формируется при взрывах звезд и распаде комет. Частицы, проходящие близко к Солнцу, несут особый изотоп гелий-3. Его содержание позволяет отличить космическую пыль от обычных земных осадков.
«Это как искать иголку в стоге сена. Частицы падают везде, но земля быстро их засыпает», — сказал Павиа.
Особенно ученых интересовали участки с минимальной пылью. В ледниковый период арктические отложения почти не содержали космических частиц — это указывало на устойчивый ледовый покров.
Исследователи взяли образцы морских отложений с трех арктических районов и измерили содержание космической пыли. Лед блокирует оседание частиц, открытая вода — позволяет им достигать дна. Сравнивая слои осадков, команда восстановила изменения ледового покрова за 30 000 лет.
«Наши участки охватывают разные современные зоны льда. Один близко к Северному полюсу ледяной круглый год, второй — сезонный, третий раньше всегда был покрыт льдом, а теперь иногда освобождается от него», — пояснил Павиа.
Периоды с устойчивым льдом совпадали с низким уровнем космической пыли. Когда климат потеплел, пыль снова стала попадать в осадки, показывая открытые водные поверхности.
Влияние льда на питательные вещества
Сравнение реконструкции ледового покрова с данными о питательных веществах показало, что их усвоение было максимальным при малом покрытии льда и снижалось, когда лед рос. Информацию ученые получили из микроскопических раковин фораминифер — морских организмов, которые оставляют химический след потребления азота.
«Если лед будет уменьшаться, фитопланктон станет потреблять больше питательных веществ, что повлияет на всю пищевую цепь», — отметил Павиа.
Точные причины, почему так происходит, пока не ясны. Возможно, меньше льда увеличивает фотосинтез на поверхности воды, повышая поглощение питательных веществ. Другая гипотеза — таяние льда снижает концентрацию питательных веществ в воде. Первое объяснение указывает на рост продуктивности экосистемы, второе — на перераспределение ресурсов.
Результаты исследования показывают, что космическая пыль может стать необычным, но эффективным инструментом для изучения истории формирования арктического льда и прогнозирования будущих изменений в экосистемах и климате.
Ледяной щит Гренландии под угрозой: новое исследование о потере льда
Новая угроза для Арктики: инвазивные растения
Подписывайтесь и читайте «Науку» в Telegram