Ученые пробурили 523-метровую скважину во льду Антарктиды и раскрыли тайны климата, возраст которых составляет 23 миллиона лет.
Работая примерно в 700 километрах от ближайших антарктических исследовательских станций, команда пробурила скважину глубиной 523 метра в толще льда на ледниковом куполе Крэри, расположенном на краю Западно-Антарктического ледникового щита. Из-подо льда они извлекли керн длиной 228 метров, состоящий из слоев ила и горных пород. Эти отложения хранят в себе многовековую историю изменений окружающей среды во время более теплых периодов в истории Земли и являются важнейшим источником данных для оценки того, насколько быстро может растаять лед в этом регионе по мере глобального потепления.
По оценкам ученых, если Западно-Антарктический ледниковый щит полностью разрушится, уровень Мирового океана поднимется на 4–5 метров. До сих пор прогнозы о том, как ледниковый щит может отреагировать на дальнейшее потепление, основывались в основном на спутниковых данных и результатах изучения отложений, собранных у края ледника, под плавучими шельфовыми ледниками, в морском льду, а также в море Росса и Южном океане.
Недавно извлеченный керн был пробурен в рамках международного проекта SWAIS2C (Sensitivity of the West Antarctic Ice Sheet to 2°C, «Чувствительность Западно-Антарктического ледникового щита к повышению температуры на 2 °C»). Керн был извлечен на ледниковом куполе Крэри, расположенном на внутреннем краю шельфового ледника Росса. В отличие от предыдущих образцов, этот керн дает прямое и подробное представление о том, как вел себя край ледникового щита во время более теплых периодов.
23 миллиона лет истории климата при температуре выше 2 °C
«Этот керн даст нам важнейшие сведения о том, как Западно-Антарктический ледниковый щит и шельфовый ледник Росса могут отреагировать на повышение температуры выше 2 °C. По предварительным данным, слои отложений в керне охватывают период в 23 миллиона лет, включая периоды, когда средняя глобальная температура Земли была значительно выше, чем на 2 °C по сравнению с доиндустриальным уровнем», — говорит соруководитель проекта SWAIS2C Хью Хорган из Университета Виктории в Веллингтоне, Швейцарской высшей технической школы Цюриха и Университета штата Вашингтон.
Первоначальные оценки возраста были сделаны на месте бурения на основе идентификации микроскопических окаменелостей морских организмов, сохранившихся в нескольких слоях осадочных пород. Исследователи из 10 стран, участвующие в проекте SWAIS2C, проведут более детальный анализ, чтобы подтвердить и уточнить хронологию событий.
По мере углубления под ледниковый щит команда извлекала керны длиной до трёх метров. Осадочные породы отличались большим разнообразием: от мелкого ила до плотного гравия с более крупными вкраплениями горных пород.
«Мы увидели большое разнообразие. Некоторые осадочные породы были типичными для отложений, залегающих под ледниковым щитом, как, например, на шельфовом леднике Крари. Но мы также обнаружили материалы, которые более характерны для открытого океана, плавучего шельфового ледника или окраины шельфового ледника, где откалываются айсберги», — говорит соруководитель проекта Молли Паттерсон, профессор геологии в Бингемтонском университете (США).
Свидетельства отступления ледников в прошлом и существования открытого океана
Фрагменты раковин и останки светозависимых морских организмов указывают на то, что когда-то эта территория была покрыта не льдом, а открытым океаном. Учёные давно предполагали, что в этом регионе в прошлом были периоды открытой воды, что указывает на частичное или даже полное отступление шельфового ледника Росса и возможное обрушение части Западно-Антарктического ледникового щита.
По словам Паттерсон, первоочередной задачей исследовательской группы SWAIS2C является определение точных сроков отступления ледников и выявление условий окружающей среды, которые привели к этому.
Наука на границе Антарктики: прорыв в глубоком бурении
Извлечение керна осадочных пород — это не только научная веха, но и серьёзное инженерное достижение. Команда из 29 учёных, бурильщиков, инженеров и специалистов по полярным исследованиям с самого начала столкнулась с серьёзными трудностями. Две предыдущие попытки бурения не увенчались успехом из-за технических проблем. Задача была непростой, поскольку до сих пор никому не удавалось извлечь столь глубокий геологический разрез из-под ледникового щита в столь отдалённом месте.
«Насколько нам известно, самые длинные керны осадочных пород, извлечённые ранее из-под ледникового щита, имели длину менее десяти метров. Мы превысили запланированную глубину в 200 метров. Это настоящая антарктическая наука на передовой», — говорит Паттерсон.
Команда работала посменно, используя специально сконструированную систему бурения. Сначала они пробурили во льду скважину глубиной 523 метра с помощью бура с горячей водой. Затем опустили более 1300 метров «подъемной трубы» и «бурильной колонны», чтобы добраться до донных отложений. Каждый извлеченный участок керна тщательно описывали, фотографировали, просвечивали рентгеновскими лучами и брали пробы для дальнейшего изучения.
От успешного извлечения керна до будущих миссий по бурению в Антарктике
«Когда мы извлекли первый керн, это было потрясающее чувство, но потом мы начали переживать за следующий керн и за следующий после него. Так что напряжение не спадало до самого конца. Мы рады, что учли ошибки, допущенные в ходе предыдущих работ, и успешно извлекли геологическую летопись, которая поможет миру подготовиться к последствиям изменения климата», — говорит Хорган.
В будущем команда планирует развить этот успех. «Наша многопрофильная международная команда уже работает над тем, чтобы раскрыть тайны климата, скрытые в керне. Наша система бурения прошла проверку в суровых антарктических условиях и показала себя с лучшей стороны. Теперь мы планируем бурение в будущем, чтобы продолжить нашу миссию и узнать больше о чувствительности Западно-Антарктического ледникового щита к глобальному потеплению», — говорит Хорган.