Коли рівень вуглекислого газу парникових газів зростає і зігріває земну кулю, лід Антарктиди стане більш вразливим до циклів в астрономічному масштабі, особливо нахил нашої планети відбувається під час обертання навколо своєї осі.
Нові дослідження виявляють, що за 30 мільйонів років історії льодовики Антарктиди реагували найсильніше на кут нахилу Землі на свою вісь, коли лід поширюється в океани, взаємодіючи зі течіями, які можуть принести течію води тече на їхньому краю і призведе до збільшення плавлення. Ефект нахилу досяг максимуму, коли рівень вуглекислого газу був подібний до того, який прогнозують вчені на наступне століття, якщо людина не отримає емісію під контролем.
По мірі того, як рівень вуглекислого газу виштовхуватиме близько 400 частин на мільйон, клімат стане більш чутливим до нахилу Землі або косоокості, дослідники повідомили 14 січня в журналі Nature Geoscience.
"Дійсно важливою є кількість вуглекислого газу в атмосфері", - сказав співавтор дослідження Стівен Майєрс, палеокліматолог з Університету Вісконсіна, штат Медісон.
Сценарій високого вуглекислого газу та високого кута нахилу може бути особливо руйнівним для літ, що покривають Антарктиду.
Реконструкція минулого
Протягом приблизно 40 000 років вісь Землі нахиляється туди-сюди, "як крісло-гойдалка", - сказав Мейєрс. В даний час ця косоокість становить близько 23,4 градусів, але вона може становити лише 22,1 градуса або 24,5 градуса.
Нахил має значення, коли і де сонячне світло потрапляє на земну кулю, і, таким чином, може впливати на клімат.
Щоб відновити історію того, як лід Антарктиди відреагував на цей нахил, Майєрс та його співавтори використали кілька джерел інформації про кліматичне минуле Землі. Одним із джерел був карбонат кальцію з океанського дна, залишений одноклітинні організми, що називаються донними форамініферами. Ці організми виділяють навколо себе оболонку карбонату кальцію, замикаючись у глобальному, безперервному обліку хімії океанів та атмосфери.
Записи осадів справа навколо Антарктиди послужили ще одним джерелом історії клімату - спеціальністю співавтора дослідження та палеокліматолога Річарда Леві з Науки про ГНС та Університету Вікторії з Веллінгтона в Новій Зеландії. Ці відкладення, просвердлені з океанічного дна в довгих колоноподібних ядрах, також містять рекорд минулого. Наприклад, льодовик скидає характерну суміш грязі, піску та гравію там, де сидить. Меєрс сказав, що ці сердечники дають дуже детальну картину того, де колись знаходилися крижані покриви, але в записах є прогалини.
Крижані цикли
За даними обох джерел, дослідники зібрали історію Антарктиди від 34 до 5 мільйонів років тому. Перший великий льодовий покрив на Антарктиді сформувався 34 мільйони років тому, сказав Леві, і цілий рік морський лід став нормою лише 3 мільйони років тому, коли рівень вуглекислого газу впав нижче 400 частин на мільйон.
З приблизно 34 мільйонів років тому до приблизно 25 мільйонів років тому вуглекислий газ був дуже високим (600 до 800 ppm), і більша частина льоду Антарктиди була сухопутною, не контактуючи з морем. В даний час крижане просування та відступ континенту були відносно нечутливими до нахилу планети. Між 24,5 мільйонами і приблизно 14 мільйонами років тому атмосферний вуглекислий газ знизився до між 400 і 600 проміле. Крижані покриви частіше просувалися в море, але плаваючий морський лід не дуже сильно. У цей час планета стала досить чутливою до нахилу осі Землі.
Між 13 і 5 мільйонами років тому рівень вуглекислого газу знову знизився, знизившись до 200 проміле. Плаваючий морський лід став більш помітним, утворюючи взимку над відкритим океаном кірку, а влітку проріджуючи. Чутливість до нахилу Землі знизилася.
Не зовсім зрозуміло, чому відбувається така зміна чутливості до косоокості, сказав Леві Live Science, але, здається, причина полягає в контакті льоду та океану. У періоди високого нахилу полярні області нагріваються, а перепади температур між екватором і полюсами стають менш екстремальними. Це, в свою чергу, змінює структури вітру і потоку - які в значній мірі обумовлені різницею температур - зрештою збільшуючи приплив теплої води океану до краю Антарктиди.
Коли лід здебільшого наземний, цей потік не торкається льоду. Але коли крижані покриви грунтуються на океанське дно, при контакті з течіями потік теплої води має велике значення. Здається, що плаваючий морський лід блокує частину потоку, зменшуючи схильність крижаного покриву до танення. Але коли рівень вуглекислого газу є досить високим, що плаваючий морський лід тане, теплі течії нічого не зупиняють. Ось тоді, здається, найбільше значення має нахил Землі, який відбувся між 24,5 мільйонами і 14 мільйонами років тому.
Ця історія викликає неприємності для майбутнього Антарктиди. У 2016 році рівень вуглекислого газу в атмосфері Землі постійно підскочив до 400 ppm. Востаннє в геологічній історії Землі, коли вуглекислий газ був таким високим, в Антарктиді не було цілорічного морського льоду, сказав Леві. Якщо викиди продовжуватимуться такими, які вони є, морський лід зірветься, сказав Леві, "і ми перескочимо назад у світ, який не існував мільйони років".
"Уразливі морські крижані покриви Антарктиди відчують ефект нашого нині відносно високого нахилу, і потепління океану на межі Антарктиди посилиться", - сказав він.
У понеділок (14 січня) інша група дослідників повідомила, що швидкість танення Антарктики вже в шість разів швидша, ніж це було лише кілька десятиліть тому. Дослідники встановили, що континент втрачав близько 40 гігатонів льоду на рік між 1979 і 1990 роками. У період з 2009 по 2017 рік він втрачав в середньому 252 гігатони льоду.
Зараз дослідники розглядають невеликі зміни чутливості до нахилу Землі, які виникають у межах трьох широких закономірностей, які вони знайшли, але головне повідомлення вже зрозуміло, сказав Леві.
"Антарктичний морський лід, безумовно, важливий", - сказав він. "Нам потрібно продовжити та розробити шляхи досягнення цілей викидів".
