Международная группа учнных под руководством Саутгемптонского (Англия) университета разгадала одну из давних загадок климатологии. Работа опубликована в журнале Science. Антарктида покрылась льдом около 34 миллионов лет назад, когда температура на Земле была примерно на 5°C выше нынешней. Арктика же обросла крупными ледниками лишь за последние пять миллионов лет. Почему такая разница — теперь известно.
Волны из недр Земли подняли континент
Ответ обнаружился не в атмосфере, а глубоко под землей. Еще в юрском периоде, когда Антарктида и Африка начали расходиться, в мантии — вязком слое между земной корой и ядром — зародились медленные волны вещества. Ученые называют их мантийными волнами.
Эти волны десятки миллионов лет двигались под Восточной Антарктидой, постепенно выталкивая сушу вверх. Примерно 45 миллионов лет назад большая часть восточного континента поднялась выше двух километров — критической отметки, при которой снег перестает таять летом и начинает накапливаться год за годом.
«Суша в Антарктиде постепенно поднималась до такой степени, что лёд смог закрепиться на ней на постоянной основе, даже несмотря на то, что окружающие полярные океаны, а также глобальные температуры оставались на удивление теплыми», — поясняет ведущий автор исследования профессор Томас Гернон из Саутгемптонского университета.
Почему высота решает все
Зависимость простая: на каждые 100 метров подъема температура воздуха падает примерно на 1°C. Это означает, что даже относительно небольшое поднятие рельефа способно переломить ситуацию — снег либо тает каждое лето, либо остается и накапливается.
До 50 миллионов лет назад большая часть гор Гамбурцева в Восточной Антарктиде не дотягивала до полутора километров высоты. К моменту оледенения, 34 миллиона лет назад, почти половина хребта уже поднялась выше двух километров. Этого оказалось достаточно, чтобы снег начал копиться, превращаясь в ледяную шапку, которая со временем распространилась на весь континент.
«Топография имеет принципиальное значение для оледенения. Температура воздуха может понижаться на 1°C на каждые 100 метров подъема», — объясняет соавтор исследования доктор Гай Паксман из Даремского университета.
Лед порождает еще больше льда
Когда ледяной покров начал расширяться, запустился самоусиливающийся механизм. Белая поверхность льда отражает солнечный свет обратно в космос гораздо эффективнее, чем темная земля или вода. Ученые называют это эффектом ледового альбедо — чем больше льда, тем меньше тепла поглощает поверхность и тем холоднее становится вокруг.
По оценкам команды, этот эффект снизил глобальную температуру примерно на 1°C. Параллельно более холодный воздух удерживает меньше водяного пара, который в обычных условиях работает как тепловое одеяло планеты. По мере высыхания воздуха это одеяло истончалось, температура падала еще ниже — и лед продолжал наступать.
«В совокупности эти факторы позволили антарктическому ледяному щиту распространиться от гор по всему континенту, в конечном итоге достигнув побережья», — говорит соавтор исследования доктор Филип Гудвин.
Почему Арктика опоздала на 30 миллионов лет
Разница между двумя полюсами объясняется рельефом. Арктика — это океан, окруженный низменными берегами, а не высокогорный континент. Суши на севере недостаточно, и она слишком низкая, чтобы снег мог закрепиться и накапливаться так же, как в Антарктиде.
«Если бы снижение уровня CO₂ происходило само по себе, можно было бы ожидать более симметричной реакции полюсов. Вместо этого Антарктида получила значительное преимущество, поскольку геологические процессы подняли сушу на большую высоту, сделав ее холоднее», — говорит профессор Гернон.
Что это меняет в понимании климата
Восточно-Антарктический ледяной щит — крупнейший на Земле. В нем заморожено столько воды, что при полном таянии уровень мирового океана поднялся бы примерно на 52 метра.
Новое исследование переключает внимание с атмосферных процессов на геологические — и показывает, что именно строение планеты определяет, когда и где возможны крупные климатические переломы.
«Наши результаты показывают, что внутреннее строение Земли создает предпосылки для оледенения, определяя, когда и где становятся возможными крупные климатические переходы. Это невероятно важно для понимания древних ледниковых периодов Земли, а также будущих переломных моментов в климатической системе», — резюмирует профессор Гернон.
Ученые впервые доказали влияние человека на таяние ледника в Антарктиде
Под льдами Антарктиды нашли гигантский геологический «веер»
Подписывайтесь и читайте «Науку» в MAX