Антарктический лед поведал о содержании метана и CO2 в атмосфере Земли

В 1999 году в журнале Nature появилась статья, оставшаяся незамеченной средствами массовой информации, хотя ее научную, да и общественную, значимость трудно переоценить. Большая группа исследователей из разных стран подвела в ней итоги анализа самой длинной (более 3 тыс. м) колонки льда (керна), взятой на российской станции «Восток» в труднодоступном районе Восточной Антарктики (см.: Climate and atmospheric history of the past 420,000 years from the Vostok ice core, Antarctica //Nature. V. 399. P. 429–436).

Лед этот, образовывавшийся в течение сотен тысяч лет из выпадавших атмосферных осадков, содержал в своей толще пузырьки воздуха — того самого, который был на Земле 100 тыс., 200 тыс., и даже 400 тыс. лет назад. Анализируя в лабораториях его газовый состав, ученые получили возможность, по сути, прямым методом определить содержание в прошлые эпохи таких важнейших парниковых газов, как диоксид углерода (углекислый газ) CO2 и метан CH4. А оценив в разных слоях льда относительное содержание тяжелого изотопа водорода — дейтерия, можно было проследить и за тем, как менялась на протяжении последних 400 тыс. лет температура воздуха (при конденсации водяных паров для молекул, содержащих дейтерий, требуется меньшее охлаждение, чем для молекул, содержащих обычный водород).

Анализ данных, полученных на станции «Восток», показал, что за 420 тыс. лет содержание диоксида углерода и метана менялись синхронно и циклически, причем такую же цикличность показывала и температура. Примерно раз в 100 тыс. лет наблюдался как подъем температуры, так и возрастание концентрации парниковых газов. Затем и температура, и содержание парниковых газов снижались и наступал гораздо более продолжительный период глобального похолодания, сопровождающийся значительным увеличением массы ледников. Основная цикличность хода температуры и содержания парниковых газов за последние 400 тыс. лет определялась регулярными изменениями орбиты Земли — так называемыми циклами Миланковича, прежде всего сочетанием прецессии и угла наклона оси Земли к эклиптике (см. подробнее: Milankovitch cycles).

Об оледенениях можно было судить и по другой, независимо оцениваемой величине — относительному содержанию тяжелого изотопа кислорода 18O в донных морских отложениях. Метод основан на том, что в периоды, когда значительная часть суши покрыта льдом, уменьшается возврат воды в океан, а оставшаяся вода обогащается 18O, поскольку испаряются и уносятся на континенты прежде всего молекулы воды, содержащие обычный легкий изотоп кислорода — 16O. Изотопный состав морской воды, в свою очередь, отражается составом известковых панцирей мелких планктонных организмов — кокколитофорид и фораминифер, которые, отмирая, участвуют в формировании донных отложений.

Бурение на станции «Восток» было прекращено в 1999 году, поскольку бур приблизился к крыше подледного озера, которое также получило название Восток (см.: Восток (озеро)). Однако к этому времени пробы льда начали брать и в других местах Антарктиды. Одним из наиболее успешных проектов последнего времени оказался EPICA (European Project for Ice Coring in Antarctica — Европейский проект бурения льда в Антарктиде), объединивший усилия исследователей из ряда стран Западной Европы, прежде всего — Франции и Италии. Станция «Конкордия» (Concordia), основанная в рамках этого проекта в 2005 году, располагалась на так называемом куполе «C» (Dome C), где гораздо менее ветрено, чем в районе станции «Восток», и где за год выпадает очень мало осадков, что делает существенно более тонкими слои ежегодно образующегося льда. Пройдя буром 3200 м (столько же, сколько и на станции «Восток»), исследователям удалось получит колонку льда, сформировавшегося в течение гораздо более длительного срока — 800 тыс. лет. Бурение было прекращено, когда бур почти достиг скального основания купола.

Одним из важнейших результатов анализа льда с купола «C» было подтверждение для последних 400 тыс. лет того хода изменений содержания дейтерия и парниковых газов, который ранее был выявлен на станции «Восток». Для более раннего периода, охватывающего время от 800 тыс. до 400 тыс. лет назад, также прослеживаются циклы примерно в 100 тыс. лет, связанные с изменениями параметров орбиты Земли. Данные по изотопному составу донных морских отложений, имеющиеся для всего этого времени, подтверждают правильное чередование наступления и отступления ледников на суше.

В публикациях, появившихся в последнем журнале Nature, основное внимание уделено результатам анализа нижних 200 м ледового керна, охватывающих период 650–800 тыс. лет назад. Содержание CO2 в это время было ниже, чем во все последующие эпохи, составляя всего 180-210 ppm (parts per million — миллионных долей), что почти в два раза ниже современного уровня, составляющего 380 ppm. Тем не менее цикличность изменений остается примерно той же.

Читайте также:

• Теория относительности Эйнштейна воплощена в виде компьютерной игры
• Ученые "разогнали" оптоволокно до скорости в 20 гигабит в секунду
• Компания Microsoft представляет технологию перевода в реальном времени
• Компания Fujifilm обещает к 2015 году выпустить оптические диски объемом 1 ТБ
• Закончено восстановление самого старого в мире цифрового компьютера

На правах рекламы