У північно-західній частині Гренландії вчені, які працюють у межах проєкту GreenDrill, просвердлили 500-метровий крижаний купол і виявили, що близько 7 тисяч років тому він повністю зник. Нові дані свідчать: за подібних температур цей льодовий купол може розтанути знову – вже в межах життя кількох наступних поколінь.
Гренландський льодовиковий щит: гігант, що визначає рівень світового океану
Гренландія майже цілком накрита кригою: близько 80% її території займає Гренландський льодовиковий щит, одна з найбільших крижаних мас на планеті після Антарктиди. Цей щит розтягнувся приблизно на 1,7 млн кв. км і містить близько 2,9 млн кубічних кілометрів льоду. Фактично це один із головних резервуарів прісної води на Землі. Якщо значна його частина розтане, рівень світового океану підніметься на метри, ставлячи під загрозу прибережні мегаполіси, дельти річок та низинні острови.
На північному заході льодовикового щита здіймається так званий купол Прадгоу (Prudhoe Dome) – широка, плавна крижана височина, що формувалася тисячоліттями. Лід, який накопичувався над відносно стійким кристалічним підґрунтям, повільно розтікався в боки, утворюючи м’який, але розлогий купол. Такий крижаний купол – не вражаюча гірська вершина, а радше делікатне, проте дуже тривале утворення, в якому, подібно до сторінок архіву, зберігаються шари кліматичної й екологічної історії Арктики.
Проєкт GreenDrill: як крижаний архів розповідає про минулі потепління
Щоб зрозуміти, як Гренландський льодовиковий щит реагував на теплі періоди в минулому і що може статися з ним під час нинішнього глобального потепління, вчені з низки університетів, зокрема Columbia University та University at Buffalo, запустили амбіційний GreenDrill Project. Це унікальна ініціатива, фінансована Національним науковим фондом США (US National Science Foundation, NSF), державної наукової агенції, яка підтримує фундаментальні дослідження та великі міжнародні експедиції.
Мета GreenDrill – бурити крізь товщу льоду до самого корінного підґрунтя в різних частинах Гренландського льодовикового щита. Таким чином дослідники отримують прямі свідчення того, коли та як лід відступав під час минулих теплих епох. Подібні керни – циліндричні зразки льоду й порід – дозволяють зіставити геологічні дані з кліматичними моделями, які прогнозують майбутні зміни.
Перші результати цього проєкту щойно оприлюднено в журналі Nature Geoscience – одному з провідних світових видань з наук про Землю, що спеціалізується на публікації рецензованих досліджень з геології, кліматології та геофізики.
500 метрів льоду і бур, створений для підльодникових експедицій
Під час весняної експедиції 2023 року команда GreenDrill розгорнула табір на вершині купола Прадгоу. Науковці використали спеціальний бур Agile Sub-Ice Geological Drill – високоточну систему, розроблену в межах програми NSF Ice Drilling Program для роботи саме в умовах товстих крижаних щитів. Такий бур здатен проходити сотні метрів льоду, не руйнуючи структуру проб, і діставатися твердого підґрунтя, яке зазвичай недоступне для досліджень.
З глибини 509 метрів (1 669 футів) дослідники витягли керн із корінної породи та осадових відкладів – це своєрідний «зріз часу», який фіксує періоди, коли поверхня була вільна від льоду й піддавалася дії сонячного світла, вітру й води.
Люмінесцентне датування: як осад «запам’ятовує» світло
Для встановлення віку осадів команда використала метод, відомий як люмінесцентне датування. Коли мінеральні зерна (наприклад, кварц чи польові шпати) занурюються під поверхню й тривалий час перебувають у темряві, у їхній кристалічній решітці накопичуються електрони під впливом природної радіації. Якщо зразок знову опиняється на світлі або нагрівається в лабораторії, ці електрони вивільняються, випромінюючи слабке світіння. Вимірюючи цю люмінесценцію, науковці можуть оцінити, скільки часу минуло з моменту останнього контакту осаду зі світлом, тобто від тієї миті, коли поверхню востаннє не вкривав лід.
Аналіз зразків з купола Прадгоу показав, що осад був відкритий для денного світла приблизно від 6 000 до 8 200 років тому. Це означає, що в певний момент раннього голоцену – геологічної епохи, яка почалася близько 11 700 років тому після завершення останнього льодовикового періоду, – купол повністю розтанув, дозволивши сонячним променям досягти поверхні під льодовиком.
«Це означає, що купол Прадгоу розтанув до цього періоду, найімовірніше, у ранньому голоцені, коли температури були приблизно на три-п’ять градусів Цельсія вищі за сучасні», – пояснює провідний автор дослідження, колишній аспірант University at Buffalo, а нині доцент Університету Кентуккі Калеб Уолкотт-Джордж (Caleb Walcott-George). За його словами, деякі прогнози вказують, що такого рівня потепління в районі купола Прадгоу можна досягти вже до 2100 року.
Що означає танення купола для світового океану
Гренландський льодовиковий щит містить об’єм льоду, еквівалентний підняттю рівня світового океану приблизно на 7,4 метра. Повна чи навіть часткова втрата цієї криги радикально змінить мапу прибережних територій. Танення не буде рівномірним – різні ділянки щита реагують на потепління по-різному, залежно від рельєфу, швидкості руху льоду та умов під льодовиком.
Саме тому буріння в межах купола Прадгоу, як на вершині, так і на його краях, дає науковцям змогу виявити, де саме щит є найбільш вразливим. Вивчаючи породи та осад нижче льоду, дослідники можуть зрозуміти, які його краї відступали раніше за інших, як швидко зникала крига в теплі періоди та які механізми запускали деградацію льодовика.
«Порода й осад з-під льодовикового щита безпосередньо показують, які його окраїни є найуразливішими. Це надзвичайно важливо для точних прогнозів локального підвищення рівня моря», – наголошує співавтор дослідження з Columbia University Йорґ Шефер (JOerg Schaefer). Він підкреслює, що нова галузь науки, яка спирається на такі прямі спостереження, радикально змінює можливості прогнозування танення льоду.
Табір серед льодів поруч із «таємною» базою холодної війни
Учасники експедиції жили в наметах на льодовому куполі неподалік від Camp Century – відомої бази часів холодної війни, яку США заклали в товщі Гренландського льоду. Тоді військові інженери та вчені намагалися не лише вивчати лід, а й випробовувати ідею розміщення ядерних ракетних комплексів під кригою. Camp Century став одним із символів технологічних амбіцій тієї епохи, але водночас дав науці неоціненні зразки льоду та осаду.
Під час буріння в районі Camp Century десятки років тому з-під льоду також дістали осадові відклади, які передали на зберігання до University at Buffalo. Довгий час ці зразки лежали майже забутими в архівах, аж доки сучасні методи аналізу не дозволили повернутися до них із новими питаннями. У 2023 році саме ці давні зразки допомогли дійти висновку, що більша частина гренландського щита не існувала приблизно 400 тисяч років тому. Тоді Гренландія, ймовірно, була значною мірою вкрита рослинністю, а не кригою.
Тепер GreenDrill додає до цієї картини нові елементи, показуючи, що навіть у геологічно недавньому минулому – кілька тисяч років тому – окремі ділянки, зокрема купол Прадгоу, також повністю звільнялися від льоду. Наступні глибокі буріння в інших регіонах щита мають допомогти з’ясувати, чи була ця подія локальною, чи свідчить про ширший епізод сильного танення в ранньому голоцені.
Для вчених, які тижнями живуть посеред безкраїх льодових просторів, такі висновки мають і сильний емоційний вимір. «Коли навколо тебе в усі боки – лише крига, важко уявити, що в недавньому геологічному минулому її могло не бути й що вона може зникнути знову. Це справді змушує замислитися», – зізнається Калеб Уолкотт-Джордж.
