Изображение Земли, сделанное художником около 700 миллионов лет назад во время «Снежного кома». Автор: Пабло Карлос Будасси
Исследователи из Саутгемптонского университета обнаружили новые доказательства того, что климат Земли не полностью изменился во время самого экстремального ледникового периода, который часто называют «Снежным комом Земли».
Эта драматическая глава разворачивалась во время криогенного периода, между 720 и 635 миллионами лет назад. Ученые долгое время считали, что в течение этого периода климатическая система планеты, по сути, отключалась.
Массивные ледяные щиты простирались вплоть до тропиков, покрывая льдом большую часть земного шара. Из космоса Земля, возможно, выглядела как гигантский снежный ком. Эксперты полагали, что в этих условиях обмен веществ между атмосферой и океанами в значительной степени прекратился, что привело к кратковременным климатическим сдвигам на миллионы лет.
Новое исследование, опубликованное в журнале Earth and Planetary Science Letters, опровергает это предположение. Исследование показывает, что, по крайней мере, в течение одной фазы «Снежного кома Земли» климат продолжал колебаться в годовом, десятилетнем и даже столетнем масштабе, причем закономерности напоминали те, которые наблюдаются в современной климатической системе.
Шотландские варвары фиксируют климатический рекорд возрастом 57 миллионов лет
Открытие основано на исключительно хорошо сохранившихся слоистых породах, называемых варвами, на островах Гарвеллах у западного побережья Шотландии. Эти отложения образовались во время Стуртского оледенения, самого интенсивного периода снежного кома на Земле, который продолжался около 57 миллионов лет.
Томас Гернон, профессор наук о Земле и планетах в Саутгемптоне и соавтор исследования, сказал: «Эти породы сохраняют полный набор климатических ритмов, известных нам на сегодняшний день: годовые сезоны, солнечные циклы и межгодовые колебания — все это действует во время Снежного кома на Земле. Это потрясает воображение. Это говорит о том, что климатическая система обладает врожденной склонностью к колебаниям даже в экстремальных условиях, если предоставить ей малейшую возможность».
Команда тщательно проанализировала 2600 отдельных слоев в формации Порт-Аскейг. Каждый слой представляет собой накопление отложений за один год, предоставляя ежегодный архив древних климатических условий.
Ведущий автор доктор Хлоя Гриффин, научный сотрудник в области наук о Земле в Университете Саутгемптона, сказала: «Эти породы необыкновенны. Они действуют как естественный регистратор данных, фиксируя год за годом изменения климата в течение одного из самых холодных периодов в истории Земли. До сих пор мы не знали, могла ли изменчивость климата в таких временных масштабах наблюдаться во время «Снежной земли», потому что никто не находил подобных записей в период самого оледенения».
Микроскопическое исследование показывает, что слои образовались в результате сезонных циклов замерзания и оттаивания в спокойных глубоких водах под ледяным покровом. Когда исследователи применили статистический анализ к различиям в толщине слоев, они выявили четкие повторяющиеся закономерности.
«Мы нашли четкие доказательства того, что климатические циклы повторяются каждые несколько лет или десятилетий», — сказал доктор Гриффин. «Некоторые из них очень напоминают современные климатические явления, такие как колебания, подобные Эль-Ниньо, и солнечные циклы».
Краткий всплеск климатической активности в замороженном мире
Несмотря на эти результаты, исследователи не верят, что такая изменчивость определяла весь период «Снежного кома» на Земле.
«Наши результаты свидетельствуют о том, что такая изменчивость климата была скорее исключением, чем правилом», — пояснил профессор Джернон. «Фоновое состояние Снежной Земли было чрезвычайно холодным и стабильным. То, что мы наблюдаем здесь, вероятно, является кратковременным возмущением, длящимся тысячи лет, на фоне глубоко замерзшей планеты».
Чтобы лучше понять, как это могло произойти, команда ученых провела моделирование климата замерзшей Земли. Модели показали, что если бы океаны были полностью покрыты льдом, большинство климатических колебаний было бы подавлено. Однако, если бы даже небольшая часть поверхности океана, примерно 15 процентов, оставалась свободной ото льда, взаимодействие между атмосферой и океаном могло бы возобновиться.
Доктор Минмин Фу, преподаватель климатологии в Университете Саутгемптона, который руководил работой по моделированию, сказал: «Наши модели показали, что вам не нужны обширные открытые океаны. Даже на ограниченных участках открытой воды в тропиках могут действовать климатические режимы, подобные тем, которые мы наблюдаем сегодня, и генерировать сигналы, записанные в горных породах».
Эти результаты подтверждают идею о том, что земля Снежного Кома не всегда была полностью заморожена. Вместо этого он, возможно, перемежался периодами, которые иногда описываются как «снежный ком», или более обширными состояниями «водного пояса», когда появлялись участки открытого океана.
Почему шотландский рок-рекорд имеет значение
Раскопки на островах Гарвеллах сыграли ключевую роль в воссоздании этой древней климатической истории.
Доктор Элиас Рюген, научный сотрудник из Саутгемптона, который последние пять лет работал на островах Гарвеллах, сказал: «Эти отложения являются одними из наиболее хорошо сохранившихся горных пород Снежной земли в мире. С их помощью вы сможете прочитать историю климата замерзшей планеты, в данном случае по одному году за раз».
Понимание того, как вел себя климат Земли во время «Снежного кома», позволяет получить информацию, которая выходит далеко за рамки этой древней эпохи.
Профессор Джернон сказал: «Эта работа помогает нам понять, насколько устойчивой и чувствительной на самом деле является климатическая система. Она показывает, что даже в самых экстремальных условиях, которые когда-либо видела Земля, система может быть приведена в движение. Это имеет огромное значение для того, как планеты будут реагировать на серьезные возмущения, в том числе и на наше собственное в будущем».
Исследование было проведено при поддержке фонда WoodNext Foundation, финансируемого по инициативе доноров, чья поддержка поддерживает исследовательскую группу профессора Джернона в Университете Саутгемптона.