Палеокліматологи уточнили причину помітного зниження температури і збільшення тривалості льодовикових епох на Землі в середньому плейстоцені близько мільйона років тому. Основну роль у запуску цього процесу відігравала зміна площі і структури крижаних щитів на Землі, що призвело до збільшення кількості пилу в атмосфері, пишуть вчені в статті, опублікованій в.
Циклічність кліматичних процесів на нашій планеті пояснюється за допомогою циклів Міланковича, які визначають кількість сонячного світла, що потрапляє на неї, при даному положенні Землі щодо Сонця, Місяця та інших планет. Але оскільки ця модель не включає в себе багато факторів, що визначають клімат на Землі, тривалість циклів може змінюватися. Відомо, що в середньому плейстоцені, близько одного мільйона років тому тривалість льодовикових епох зросла з 40 тисяч років до 100 тисяч років, а їх середня температура - помітно впала. Однак через те, що для цього періоду недостатньо доступних даних про зміст вуглецю, точні причини цього явища досі є предметом суперечок. Факторами, які могли вплинути на ці процеси, називають зміну тривалості циклів атмосферного вуглекислого газу і процеси зміни структури крижаного щита Землі.
Група палеокліматологів з Великобританії, Австралії, Швейцарії та Німеччини під керівництвом Томаса Чока (Thomas B. Chalk) з Університету Саутгемптона вирішила вивчити, яка з цих причин є визначальною. У своєму дослідженні вчені порівняли ймовірність двох можливих сценаріїв. За першим з них початковою причиною було падіння рівня вуглекислого газу в атмосфері, яке спричинило похолодання в льодовикову епоху. За другим механізмом, навпаки, збільшення площі крижаних щитів на Землі відбулося незалежно від падіння рівня CO2. Крім того, можливий і змішаний сценарій, при якому відбувалася синхронізація фази циклів вуглецю і збільшення площі льодовиків з їх взаємним впливом один на одного.
Пряма інформація про вміст вуглекислого газу в атмосфері за складом крижаних кернів доступна тільки для останніх 800 тисяч років, тому для аналізу ситуації близько мільйона років тому, вченим довелося проводити реконструкцію циклів вуглецю за непрямими даними - вмісту в раковинах форамініфер ізотопів бора-11 і кисню-18. За допомогою такого підходу вчені оцінили динаміку тривалості льодовикових епох в середньому плейстоцені, зміну рівня моря і різницю в вмісті вуглекислого газу між льодовиковою і міжльодовиковою епохами. Виявилося, що ця різниця зросла майже вдвічі (з приблизно 43 мікроатомсфер до 75), а тривалість льодовикових епох зросла. Що цікаво, збільшення площі крижаних щитів у цей час відбувалося швидше, ніж знижувався рівень вуглекислого газу. Тобто саме цей процес, швидше за все, відбувся спочатку і запустив вже всі інші пов'язані з ним.
Для підтвердження своєї гіпотези механізму похолодання автори роботи провели комп'ютерне моделювання для кожного зі сценаріїв. Виявилося, що дійсно до подібної динаміки призводить саме первинне збільшення крижаного щита. Це призводить до збільшення кількості пилу в атмосфері (до цього може призводити як саме охолодження атмосфери і зниження вологості, так і зміна напрямків вітрів). При цьому ці вчені зазначають, що до таких результатів призводять кілька різних моделей реконструкції клімату.
За словами авторів роботи, незалежно від того, який саме механізм запустив збільшення площі крижаних щитів в середньому плейстоцені, одним з головних досягнень роботи є виявлення прямого зв'язку між зміною клімату на Землі, сумарною масою крижаних щитів і полярними океанічними течіями, а всі ці процеси в свою чергу визначають зміну вуглекислого газу при зміні холодної епохи на теплу.
Динаміка зміни площі льодовиків на Землі є одним з показників кліматичних змін, що відбувалися на Землі багато років тому. Так, Східно-антарктичний крижаний щит пережив пліоценове потепління близько 20 мільйонів років тому, і ці дані можуть бути використані для прогнозування клімату в найближчому майбутньому. А, наприклад, величезному Кордильєрському крижаному щиту в Північній Америці 14 тисяч років тому вистачило всього 500 років, щоб повністю розтанути.