Частина гренландського льодовикового щита повністю розтанула приблизно 7 тисяч років тому за температур, близьких до тих, які кліматичні моделі передбачають на кінець XXI століття. Про це свідчить нове дослідження, яке змушує по-новому поглянути на майбутнє підняття рівня моря та стійкість крижаного панцира Гренландії.
Давній епізод танення льоду, який повторюється за прогнозами
Об’єктом дослідження став купол Прудго (Prudhoe Dome) – масивний крижаний купол на північному заході Гренландії. Нині це товстий, заввишки близько 500 метрів крижаний покрив, що простягається на площу приблизно 2 500 квадратних кілометрів. Для масштабів порівняння – це більше, ніж площа, скажімо, Люксембургу.
Сьогодні купол Прудго є частиною величезного гренландського льодовикового щита. Цей щит – друга за обсягом суцільна маса льоду на планеті після Антарктиди, він вкриває більшу частину острова Гренландія, що належить Данії, та є найвагомішим окремим чинником зростання глобального рівня моря. За оцінками науковців, повне танення всього гренландського льоду додало б приблизно 7,3 метра до середнього рівня світового океану.
Нове дослідження, оприлюднене в журналі Nature, показало: близько 7 100 років тому купол Прудго повністю зник, оголивши підльодовикові відклади. Важливо, що це сталося в ранньому голоцені – геологічній епосі, яка почалася близько 11 700 років тому після завершення останнього льодовикового періоду. Тоді літні температури в Гренландії були на 3-6 градусів Цельсія вищими, ніж сьогодні, тобто приблизно такими, які нині прогнозують до 2100 року за сценаріями потепління, що базуються на моделях CMIP6.
Як вчені заглянули під 500-метровий шар льоду
Свердління крізь лід до корінних порід
Щоб дізнатися, що відбувалося з кригою в минулому, вчені фактично вирішили зазирнути під неї. Міжнародна команда дослідників просвердлила лід купола Прудго до самої основи, щоб дістати керни – циліндричні зразки порід і осадів, які лежать під льодовиком.
Таке свердління – складна польова операція в суворих арктичних умовах. Експедиції подібного типу організовують із ретельною логістикою: табори на кризі, спеціальні бурові установки, що працюють за низьких температур і вітрів, які можуть раптово посилюватися. Тут важливий не лише науковий, а й інженерний досвід: потрібно акуратно діставати керни, не порушуючи їхньої структури, адже кожен сантиметр зразка – це «сторінка» з кліматичної історії Землі.
Як визначають «останнє сонце» для осадів
Після того, як керни дістали на поверхню, дослідники застосували методи, що ґрунтуються на взаємодії мінералів зі світлом. Вони використали інфрачервоне випромінювання, аби визначити, як довго осадові частинки перебували в темряві, заховані під льодом, без впливу сонячного проміння.
Принцип такий: деякі мінерали накопичують енергію від природного опромінення, коли лежать на поверхні й «бачать» сонце. Коли вони знову потрапляють у лабораторні умови та їх опромінюють інфрачервоним або іншим випромінюванням, вони вивільняють цю накопичену енергію у вигляді світіння. Вимірюючи його інтенсивність, можна обчислити, скільки часу минуло з моменту, коли частинки востаннє були відкриті денному світлу.
Результат: осади під куполом Прудго востаннє «дивилися на сонце» приблизно 7 100 років тому. Це означає, що в той період лід у цьому місці був повністю відсутній, і ґрунт під ним лежав оголений, перш ніж новий лід знову накрив територію.
Лід, який уже танув до кінця
Свідчення повного танення і «перезапуску» купола
Окрім осадів, важливу роль відіграли й хімічні «підписи» в самій крижаній колоні. Аналіз складу льоду показав, що жодна його частина не збереглася безперервно з останнього льодовикового періоду. Інакше кажучи, купол Прудго колись повністю розтанув, а пізніше сформувався знову – уже з льоду, що накопичувався після раннього голоцену.
За словами керівника дослідження, геолога Калеба Волкотта-Джорджа з Університету Кентуккі, стоячи на льодовому безкраї, важко уявити, що вся ця крига зникала зовсім нещодавно за геологічними мірками. Його емоційна реакція – не просто риторика. Для геонауки це означає, що навіть відносно невеликі, на перший погляд, зміни температур можуть радикально змінити вигляд великих крижаних систем.
Ранній голоцен як «лабораторія майбутнього»
Ранній і середній голоцен часто описують як період помірного й відносно сталого клімату. Саме тоді людські спільноти в різних регіонах – від північної Месопотамії до долини Нілу – почали переходити від збиральництва та мисливства до землеробства, виникали перші міські поселення й розвивалася цивілізація.
На тлі цієї відносної природної рівноваги той факт, що купол Прудго розтанув і, ймовірно, залишався відступленим на тисячі років, виявляється особливо показовим. Співавтор дослідження Джейсон Брайнер, геолог і палеокліматолог з Університету в Баффало (США), наголошує: якщо тодішнє, порівняно лагідне природне потепління змогло настільки змінити льодовий покрив, то за нинішнього антропогенного потепління відступ льоду може бути лише питанням часу.
Паралелі з майбутнім: що чекає гренландський лід і моря
Температури 2100 року – «повторення минулого»
Розрахунки, на які спираються міжнародні кліматичні звіти, зокрема моделі CMIP6, прогнозують, що до кінця століття середні літні температури в Гренландії можуть піднятися на ті самі 3-6 градусів Цельсія, які вже мали місце в ранньому голоцені. Історія купола Прудго, яка нині фактично прочитана з гірських порід та льоду, показує, що за таких умов лід у цій частині щита здатен повністю зникнути.
Однак поки що невідомо, скільки саме часу температури мають залишатися підвищеними, щоб повторити повне танення. Це може бути питання століть або довших проміжків, і саме це – одна з головних загадок для дослідників. Команда підкреслює, що обмеження потепління навіть на долі градуса здатне відкласти або послабити масштабне танення льоду.
Внесок Гренландії у підняття рівня моря
Гренландський льодовиковий щит уже нині є головним окремим внеском до глобального зростання рівня моря. Танення льоду тут означає, що вода безпосередньо вливається в океан, на відміну від, наприклад, плаваючих льодовиків, танення яких менше впливає на рівень. Кожна додаткова частка метра в середньому рівні моря перетворюється на затоплення дельт річок, ерозію узбереж і все частіші повені в низинних прибережних містах – від Бангкока й Александрії до Нью-Йорка.
Розрахунки показують: якби гренландський щит зник повністю, світовий океан піднявся б більш ніж на сім метрів. Це б докорінно змінило обриси материків, а багато нинішніх прибережних мегаполісів опинилися б частково або повністю під водою. Дослідження купола Прудго, звісно, не говорить про неминуче повне зникнення всього льоду Гренландії у найближчому майбутньому, але демонструє, наскільки чутливою до потепління може бути навіть «стародавня» крига.
Навіщо потрібні нові свердловини та дані з усієї Гренландії
Поєднання моделей і «твердих доказів»
Сьогодні кліматологи та гляціологи мають у розпорядженні розвинені числові моделі, які здатні обчислювати темпи танення льодовиків з високою деталізацією. Проте для того, щоб ці моделі працювали надійно, їм потрібні не лише теоретичні розрахунки, а й прямі спостереження з минулого. Саме тому вчені прагнуть отримати «якірні» точки: ситуації, де можна чітко сказати, що певне підвищення температури в минулі епохи призвело до певної втрати льоду.
На думку Джейсона Брайнера, додаткові керни льоду та порід з інших районів Гренландії допоможуть відновити карту того, наскільки далеко відступав льодовиковий щит у теплі періоди голоцену. Такі дані дають змогу безпосередньо пов’язати величину потепління з масштабами танення, а отже – й із підняттям рівня моря.
Нове наукове поле, що змінює прогнозування
Ще один співавтор роботи, Йорг Шефер з Ламонт-Догертійської Земної обсерваторії Колумбійського університету, наголошує, що цей напрям досліджень відкриває якісно нові можливості. Мова йде про поєднання геохронологічних методів, аналізу ізотопів, детальних бурових даних і кліматичних моделей.
Такий підхід дозволяє не просто моделювати поведінку льоду за різних сценаріїв потепління, а спиратися на безпосередні свідчення з геологічного минулого. Це, за словами Шефера, радикально підвищує точність регіональних прогнозів, зокрема щодо того, які саме частини гренландського щита найвразливіші. Від цього безпосередньо залежить розуміння майбутнього для конкретних узбереж – від арктичних селищ до густонаселених портових зон.
У цьому сенсі купол Прудго стає не просто далекою крижаною височиною на карті Гренландії, а своєрідною природною лабораторією, де Земля вже одного разу «випробувала» сценарій потепління, до якого людство наближається зараз.
