Северный Ледовитый океан дважды был заполнен пресной водой: новое исследование
Северный Ледовитый океан был покрыт шельфовым льдом толщиной до 900 метров и был полностью заполнен пресной водой как минимум дважды за последние 150 000 лет. Это открытие, опубликованное в последнем номере журнала Nature, является результатом длительного исследования ученых из Центра полярных и морских исследований им. Гельмгольца Института Альфреда Вегенера (AWI) и Центра морских экологических наук MARUM при Бременском университете.
С помощью подробного анализа состава морских отложений ученые смогли продемонстрировать, что Северный Ледовитый океан, а также северные моря не содержали морской соли как минимум в два ледниковых периода. Вместо этого эти океаны были заполнены большим количеством пресной воды под толстым ледяным щитом.
Затем эта вода проникала в Северную Атлантику за очень короткие периоды времени. Такие внезапные поступления пресной воды могут объяснить быстрые климатические колебания, которым ранее не было найдено удовлетворительного объяснения.
Около 60 000–70 000 лет назад, в особенно холодную часть последнего ледникового периода, большие части Северной Европы и Северной Америки были покрыты ледяными щитами. Европейский ледяной щит простирался на расстояние более 5000 километров от Ирландии и Шотландии через Скандинавию до восточного края Карского моря.
В Северной Америке большая часть территории, ныне известной как Канада, была погребена под двумя большими ледяными щитами. Гренландия и часть побережья Берингова моря тоже были покрыты льдом.
В отличие от отложений на суше, где беспорядочные валуны, морены и ледниковые долины являются очевидными ориентирами ледников, только несколько следов обширных шельфовых ледников были обнаружены в Северном Ледовитом океане.
Исследователи собрали существующие данные из Северного Ледовитого океана и северных морей и объединили их с новыми данными, придя к удивительному выводу. Согласно их исследованию, плавучие части северных ледяных щитов покрывали большую часть Северного Ледовитого океана около 70-60 тысяч лет назад, а также около 150-130 тысяч лет назад. В оба периода пресная вода накапливалась подо льдом, создавая полностью свежий Северный Ледовитый океан на тысячи лет.
«Эти результаты означают реальное изменение нашего понимания о Северном Ледовитом океане в ледниковом климате. Насколько нам известно, это первый случай, когда рассматривается возможность полного опреснения Северного Ледовитого океана и северных морей, причем не один раз, а дважды», — Вальтер Гейберт, ведущий автор исследования. Их открытие основано на геологическом анализе десяти кернов отложений из разных частей Северного Ледовитого океана, пролива Фрама и северных морей. Эти отложения отражают климатическую историю прошлых ледников. Изучая и сравнивая записи отложений, геологи обнаружили отсутствие важного индикатора в одних и тех же временных интервалах.
По словам Гейберта, в соленой морской воде распад природного урана всегда приводит к образованию изотопа торий-230. Это вещество накапливается на морском дне. Там его можно обнаружить в течение очень долгого времени из-за его периода полураспада в 75 000 лет. Поэтому геологи часто используют этот изотоп тория как естественные часы. Однако в некоторых отложениях торий полностью отсутствовал, что свидетельствует об отсутствии морской воды в некоторые периоды.
«Согласно нашим знаниям, единственное разумное объяснение этой закономерности состоит в том, что Северный Ледовитый океан был дважды заполнен пресной водой в его более ранней истории», — Ютта Волленбург, соавтор исследования. Но как океан может быть заполнен исключительно пресной водой? «Такой сценарий возможен, если мы поймем, что в ледниковые периоды глобальный уровень моря был на 130 м ниже, чем сегодня, а ледяные массы в Арктике могли еще больше ограничивать циркуляцию океана», — говорит другой соавтор исследования Рюдигер Штейн.
Как объясняют авторы работы, большие айсберги и ледяные щиты, простирающиеся до самого дна, ограничивали обмен водных масс между океанами. А реки, впадающие в Северный Ледовитый океан, поставляли в систему не менее 1200 кубических километров пресной воды в год. Часть этого количества была вытеснена через северные моря в Северную Атлантику, препятствуя проникновению соленой воды дальше на север. Это привело к опреснению Северного Ледовитого океана.
«Как только механизм ледяных преград выходил из строя, более тяжелая соленая вода снова заполняла Северный Ледовитый океан», — говорит Гейберт.
Результаты этого исследования могут служить объяснением некоторых резких изменений климата во время последнего ледникового периода.
«Мы видим здесь пример прошлой переломной точки арктического климата в системе Земли. Теперь нам нужно более подробно изучить, как эти процессы были взаимосвязаны, и оценить, как эта новая концепция Северного Ледовитого океана помогает восполнить дальнейшие пробелы в наших знаниях, в частности с учетом рисков антропогенного изменения климата», — заключает Гейберт.
Фото: Martin Künsting