Коли Гренландія була зеленою
Стародавній ґрунт з-під кілометрового шару льоду шле попередження на майбутнє.
Цей ґрунт був витягнутий під час холодної війни з-під однієї з найнезвичайніших військових баз США, а потім на десятиліття забутий.
Близько 400 тис. років тому більшість Гренландії була вільна від льоду. На північно-західному нагір'ї острова у променях сонця грілася чагарникова тундра. Є підстави вважати, що південну частину Гренландії покривав ялиновий ліс, у якому дзижчали комахи. Рівень Світового океану тоді був набагато вищим за сучасний – від 6 до 12 метрів. По всьому світу землі, на яких сьогодні мешкають сотні мільйонів людей, знаходилися під водою.
Вчені давно знали, що Гренландський крижаний щит у якийсь момент повністю зникав за останній мільйон років, але не знали, коли саме.
У новому дослідженні, опублікованому в журналі Science, ми визначили дату, використовуючи заморожений ґрунт, витягнутий під час холодної війни з-під ділянки Гренландського крижаного щита завтовшки кілометр.
Час – близько 416 тис. років тому, причому переважно безлідні умови зберігалися протягом 14 тис. років – це дуже важливо. У цей час Земля та її перші люди переживали один із найтриваліших міжльодовикових періодів з того часу, як 2,5 млн. років тому крижані покриви вперше лягли у високих широтах.
Тривалість, масштаби та наслідки цього природного потепління можуть допомогти нам зрозуміти Землю, яку створюють сучасні люди для майбутнього.
Світ, що зберігся під льодом
У липні 1966 р. американські вчені та інженери армії США завершили шестирічну роботу з буріння крізь крижаний щит Гренландії. Буріння проводилося на базі Camp Century, однієї з незвичайних військових баз - вона була оснащена ядерною установкою і складалася з серії тунелів, проритих у льоді гренландського.
Місце буріння на північному заході Гренландії знаходилося за 220 кілометрів від узбережжя і було вкрите льодом завтовшки 1 389 метрів. Досягши дна льоду, команда продовжувала бурити ще 3,5 метри в мерзлому скелястому ґрунті під ним.
У 1969 р. геофізик Віллі Дансгаард, проаналізувавши крижаний керн із Camp Century, вперше виявив деталі того, як різко змінювався клімат Землі за останні 125 000 років. Тривалі холодні льодовикові епохи, коли крига швидко наростала, змінювалися теплими міжльодовиковими періодами, коли крига танула і рівень моря підвищувався, затоплюючи прибережні райони по всій планеті.
Протягом майже 30 років вчені не звертали уваги на 3-метровий шар замерзлого ґрунту з військової бази. В одному з досліджень гальку було проаналізовано для того, щоб зрозуміти, які породи залягають під крижаним покривом. В іншому дослідженні було висловлено інтригуюче припущення, що в мерзлому ґрунті збереглися свідчення теплішого, ніж сьогодні, часу. Однак, не маючи можливості датувати матеріал, мало хто звернув увагу на ці дослідження. А до 1990-х років керн замерзлого ґрунту зник.
Кілька років тому наші датські колеги виявили втрачений ґрунт, що лежав глибоко в морозильній камері Копенгагена, і ми сформували міжнародну команду для аналізу цього унікального архіву замороженого клімату.
У самому верхньому зразку ми виявили викопні рослини, що прекрасно збереглися, – доказ того, що земля глибоко під базою Camp Century у минулому була вільна від льоду, але коли?
Датування стародавніх порід, гілок та бруду
Використовуючи зразки, вирізані з центру осадового керна, підготовлені та проаналізовані в темряві, щоб матеріал зберіг точну пам'ять про останній вплив сонячного світла, ми тепер знаємо, що крижаний щит, що покривав північно-західну Гренландію завтовшки майже кілометр сьогодні, зник під час тривалого періоду природного потепління, відомого кліматологам як MIS 11, між 424 000 та 374 000 років тому.
Для більш точного визначення часу танення крижаного покриву одна з наших співробітниць, Теммі Ріттенур, використала метод, відомий як люмінесцентне датування.
З часом мінерали накопичують енергію, оскільки радіоактивні елементи, такі як уран, торій і калій, розпадаються і випромінюють. Чим довше осад знаходиться у землі, тим більше випромінювання накопичується як захоплених електронів.
У лабораторії спеціальні прилади вимірюють крихітні частинки енергії, що вивільняється у вигляді світла з мінералів. За цим сигналом можна розрахувати, як довго були поховані зерна, оскільки остання дія сонячного світла мала призвести до вивільнення замкненої енергії.
Співробітники лабораторії Пола Бірмана з Університету Вермонта востаннє датували зразки поблизу поверхні іншим способом, використовуючи рідкісні радіоактивні ізотопи алюмінію та берилію.
Ці ізотопи утворюються, коли космічні промені, що народжуються далеко від нашої Сонячної системи, врізаються у земні породи. Кожен ізотоп має свій період напіврозпаду, тобто під час поховання він розпадається з різною швидкістю.
Вимірявши обидва ізотопи в одному зразку, гляціолог Дрю Кріст зміг визначити, що танення льоду оголило осадовий шар на поверхні суші менш ніж за 14 000 років.
Моделі льодовикового покриву, створені Бенджаміном Кейслінгом і тепер враховують наші нові знання про те, що 416 тис. років тому територія бази Camp Century була вільна від льоду, показують, що льодовиковий покрив Гренландії мав значно зменшитися за цей час.
Як мінімум, у той період край льоду відступив на десятки-сотні кілометрів навколо більшої частини острова. Вода, що утворилася внаслідок танення льоду, підняла рівень світового океану щонайменше на 1,5, а можливо, й на 6 метрів порівняно із сьогоденням.
Попередження на майбутнє
Стародавній мерзлий ґрунт з-під льоду Гренландії попереджає про майбутні неприємності.
Під час міжльодовиків MIS 11 на Землі було тепло, і льодовикові покриви, як і сьогодні, були обмежені високими широтами. Рівень вуглекислого газу в атмосфері залишався в межах 265-280 частин на мільйон протягом 30 тис. років. MIS 11 тривала довше, ніж більшість міжльодовикових періодів через вплив форми орбіти Землі навколо Сонця на сонячну радіацію, що потрапляла в Арктику. За ці 30 тисячоліть рівень вуглекислого газу викликав потепління, достатнє для танення більшої частини гренландських льодів.
Сьогодні в нашій атмосфері міститься в 1,5 разів більше вуглекислого газу, ніж у ті часи – близько 420 частин на мільйон, і ця концентрація зростає з кожним роком. Вуглекислий газ затримує тепло, нагріваючи планету. Занадто велика кількість в атмосфері призводить до підвищення глобальної температури, що ми й спостерігаємо зараз.
За останнє десятиліття, коли викиди парникових газів продовжували зростати, люди пережили вісім найтепліших років за історію спостережень. У липні 2023 року, за попередніми даними, був найспекотніший тиждень за всю історію спостережень. Від такого тепла тануть крижані покриви, і втрата льоду ще більше нагріває планету, оскільки темні породи поглинають сонячне світло, яке колись відбивали білі льоди та сніги.
Навіть якщо завтра всі перестануть спалювати викопне паливо, рівень вуглекислого газу в атмосфері залишатиметься підвищеним протягом тисяч і десятків тисяч років. Це пов'язано з тим, що вуглекислому газу потрібно тривалий час для переходу в ґрунт, рослини, океан та гірські породи. Ми створюємо умови, що сприяють дуже тривалому періоду тепла, як і MIS 11.
Якщо люди різко не знизять концентрацію вуглекислого газу в атмосфері, то знайдені нами свідчення про минуле Гренландії дозволяють припустити, що в майбутньому цей острів буде переважно вільний від льоду.
Якщо ми щось зможемо зробити для скорочення викидів вуглекислого газу та зв'язування вуглецю, що вже знаходиться в атмосфері, збільшить шанси на збереження більшої частини льоду гренландського.
Альтернативою може стати світ, дуже схожий на MIS 11, або навіть ще екстремально спекотний: тепла Земля, скорочення крижаного покриву, підвищення рівня моря і хвилі, що накочують на Майамі, Мумбаї та Венецію.
Пол Бірман, науковий співробітник Інституту навколишнього середовища Гунда, професор кафедри природних ресурсів та екології Університету Вермонта та Теммі Ріттенур, професор геонаук та директор лабораторії люмінесценції Університету штату Юта.
