Геологи выяснили, почему Антарктида замерзла раньше Арктики

Международная группа ученых под руководством Саутгемптонского университета (Англия) разгадала одну из давних загадок климатологии. Работа была опубликована в журнале Science.

Волны из глубин Земли подняли континент

Ответ был найден не в атмосфере, а глубоко под землей. Еще в юрский период, когда Антарктида и Африка начали расходиться, в мантии — вязком слое между земной корой и ядром — возникли медленные волны вещества. Ученые называют их мантийными волнами.

Эти волны двигались под Восточной Антарктидой в течение десятков миллионов лет, постепенно подталкивая сушу вверх. Около 45 миллионов лет назад большая часть восточного континента поднялась выше двух километров — критической точки, при которой снег перестает таять летом и начинает накапливаться год за годом.

«Земля в Антарктиде постепенно поднялась до такой степени, что лед смог закрепиться навсегда, даже несмотря на то, что окружающие полярные океаны и глобальная температура оставались на удивление теплыми», — объясняет ведущий автор профессор Томас Гернон из Университета Саутгемптона.

Почему высота решает все

Зависимость простая: на каждые 100 метров подъема температура воздуха падает примерно на 1°С. Это означает, что даже сравнительно небольшое повышение рельефа может изменить ситуацию – снег либо тает каждое лето, либо остается и накапливается.

Еще 50 миллионов лет назад большая часть Гамбурцевых гор в Восточной Антарктиде не достигала полутора километров в высоту. Ко времени оледенения, 34 миллиона лет назад, почти половина хребта уже поднялась выше двух километров. Этого оказалось достаточно, чтобы снег начал накапливаться, превратившись в ледяную шапку, которая со временем распространилась по всему континенту.

"Топография имеет фундаментальное значение для оледенения. Температура воздуха может падать на 1°C на каждые 100 метров подъема", - объясняет соавтор исследования доктор Гай Паксман из Даремского университета.

Лед порождает еще лед

Когда ледяной покров начал расширяться, заработал механизм самоусиления. Белая поверхность льда отражает солнечный свет обратно в космос гораздо эффективнее, чем темная земля или вода. Ученые называют это эффектом альбедо льда: чем больше льда, тем меньше тепла поглощает поверхность и тем холоднее становится окружающая среда.

По оценкам команды, этот эффект снизил глобальную температуру примерно на 1°C. Параллельно с этим более холодный воздух содержит меньше водяного пара, который при нормальных условиях действует как тепловое одеяло для планеты. По мере высыхания воздуха это одеяло истончалось, температура падала еще ниже – и лед продолжал наступать.

«В совокупности эти факторы позволили антарктическому ледниковому щиту распространиться с гор по всему континенту, в конечном итоге достигнув побережья», — сказал соавтор исследования доктор Филип Гудвин.

Почему Арктика опоздала на 30 миллионов лет

Разница между двумя полюсами объясняется топографией. Арктика — это океан, окруженный низменными берегами, а не высокогорный континент. На севере мало земли и слишком низко, чтобы снег мог закрепиться и накопиться так же, как в Антарктиде.

"Если бы снижение уровня CO₂ произошло само по себе, мы бы ожидали более симметричной реакции со стороны полюсов. Вместо этого Антарктида получила значительное преимущество, поскольку геологические процессы подняли землю на большие высоты, сделав ее холоднее", - говорит профессор Гернон.

Что это меняет в нашем понимании климата?

Восточно-Антарктический ледниковый щит является крупнейшим на Земле. В нем столько замерзшей воды, что если бы она полностью растаяла, уровень мирового океана поднялся бы примерно на 52 метра.

Новые исследования переключают внимание с атмосферных процессов на геологические и показывают, что именно структура планеты определяет, когда и где возможны серьезные климатические изменения.

"Наши результаты показывают, что внутренняя структура Земли создает предпосылки для оледенения, определяя, когда и где станут возможными крупные климатические изменения. Это невероятно важно для понимания древних ледниковых периодов Земли, а также будущих переломных моментов в климатической системе", - заключает профессор Гернон.