Картина того, як виглядала Західна Антарктида, коли її крижаний покрив зник у минулому, може надати уявлення про перспективи континенту, оскільки клімат стає теплішим.
Крига, що зараз покриває Західну Антарктиду, була відсутня 3,6 мільйона років тому, після значного руйнування крижаного щита в епоху потепління. (Зображення: Anna Ruth Halberstadt / CC BY-NC-ND) Підпишіться на нашу розсилку
Через свій товстий, колосальний крижаний панцир, Антарктида постає як єдиний, безперервний масив суходолу, розташований над Південним полюсом і займає обидві півкулі земної кулі. Сектор крижаного покриву в Західній півкулі має форму піднятого великого пальця – вдала аналогія, оскільки льодовиковий покрив Західної Антарктиди перебуває в русі. Під впливом потепління океанів і атмосфери Землі крижаний щит, що лежить на вершині Західної Антарктиди, тане, розтікається та зменшується в обсязі, і все це з дивовижною швидкістю.
Значна частина дебатів щодо танення великих крижаних щитів під час зміни клімату стосується його впливу на людей. Це логічно: мільйони людей зіткнуться з тим, як їхні будинки будуть пошкоджені або знищені через підйом рівня моря та штормові припливи.
У шарах осадових порід, що збиралися на морському дні протягом мільйонів років, дослідники, як ми, знаходять свідчення того, що коли Західна Антарктида танула, відбулося стрімке зростання геологічної діяльності на землі в цьому регіоні. Ці докази пропонують погляд у майбутнє.
Подорож відкриттів
Ще 30 мільйонів років тому крижаний щит вкривав велику частину того, що ми сьогодні називаємо Антарктидою. Але в епоху пліоцену, що тривала з 5,3 мільйона до 2,6 мільйона років тому, крижаний щит у Західній Антарктиді різко відступив. Замість суцільного крижаного покриву залишилися лише окремі крижані шапки та льодовики на гірських вершинах або поблизу них.
Приблизно 5 мільйонів років тому умови навколо Антарктиди почали теплішати, а західноантарктичний лід зменшився. Близько 3 мільйонів років тому вся Земля увійшла в теплу кліматичну фазу, подібну до того, що відбувається зараз.
Льодовики не є нерухомими. Ці значні маси льоду утворюються на суші та прямують до моря, переміщаючись по корінній породі та знімаючи матеріал з ландшафту, який вони покривають, і транспортуючи ці уламки разом із рухом льоду, майже як конвеєрна стрічка. Цей процес пришвидшується, коли клімат стає теплішим, так само як і відкол у море, що утворює айсберги. Айсберги, навантажені уламками, можуть потім переносити цей континентальний гірський матеріал у море, скидаючи його на морське дно, коли айсберги тануть.
Бурове судно JOIDES Resolution займає позицію для глибоководного буріння у відкритому морі Амундсена під час експедиції 379 Міжнародної програми дослідження океану. Поруч із судном видно сучасні айсберги. (Зображення: Phil Christie / CC BY-NC-ND)
На початку 2019 року ми приєдналися до масштабної наукової експедиції – Міжнародної експедиції 379 програми дослідження океану – до моря Амундсена, на південь від Тихого океану. Наша експедиція мала на меті зібрати матеріал з морського дна, щоб зрозуміти, що відбувалося в Західній Антарктиді під час періоду її танення багато років тому.
На борту бурового судна JOIDES Resolution робітники опустили бур на глибину майже 13 000 футів (3 962 метри) на морське дно, а потім пробурили свердловину на глибину 2 605 футів (794 метри) в океанічне дно, безпосередньо біля берега від найбільш вразливої частини Західно-Антарктичного льодовикового щита.
Буріння виявило довгі трубки, які називаються «кернами», що містять шари осадових порід, що відклалися між 6 мільйонами років тому та сьогоденням. Наші дослідження зосереджувалися на частинах осадових порід часів пліоцену, коли Антарктида не була повністю вкрита льодом.
На борту бурового судна JOIDES Resolution Кейдзі Хорікава вивчає керн, що містить галькові глини, що переносяться айсбергом, вкриті тонкошаровими грязями. (Зображення: Christine Siddoway / CC BY-NC-ND) Несподівана знахідка
Перебуваючи на борту, одна з нас, Крістін Сіддовей, була вражена, виявивши незвичайну гальку з пісковика в порушеній частині керна. Фрагменти пісковика траплялися рідко в керні, тому походження гальки викликало велику зацікавленість. Випробування показали, що галька походить з гір у глибині антарктичних внутрішніх районів, приблизно за 800 миль (1300 кілометрів) від місця буріння.
Щоб це сталося, айсберги мали відколотися від льодовиків, що стікали з внутрішніх гір, а потім поплисти до Тихого океану. Цей камінчик свідчив про існування глибоководного океанічного проходу, а не сучасного товстого крижаного щита, у внутрішній частині сучасної Антарктиди.
Після експедиції, коли дослідники повернулися до своїх домашніх лабораторій, це відкриття було підтверджено аналізом мулу, бруду, уламків гірських порід та мікроскам'янілостей, які також були виявлені в осадових кернах. Хімічні та магнітні характеристики матеріалу керна розкрили детальну хронологію відступу та просування крижаного щита протягом багатьох років.
Бурові керни показують важливі маркери подій пліоцену: праворуч червона стрілка вказує на шар вулканічного попелу, що вивергся із вулкана Західної Антарктики приблизно 3 мільйони років тому. Ліворуч – розріз, що ілюструє тонкі шари мулу, що позначають початок льодовикових умов. Він перекриває товстий шар галькового матеріалу, що скинувся з айсбергів під час міжльодовикових умов. Біла рамка позначає вузьку зону, що містить унікальну ізотопну сигнатуру. (Зображення: IODP Expedition 379, JOIDES Resolution Science Operator / CC BY-NC-ND)
Один з ключових індикаторів був отриманий в результаті аналізів під керівництвом Кейдзі Хорікави. Він спробував зіставити тонкі шари мулу в керні з корінними породами континенту, щоб перевірити ідею про те, що айсберги переносили такі матеріали на дуже значні відстані. Кожен шар мулу відкладався відразу після епізоду дегляціації, коли крижаний щит відступив, що створило шар галькової глини, що переносилася айсбергом. Вимірюючи кількість різних елементів, включаючи стронцій, неодим і свинець, він зміг пов'язати конкретні тонкі шари мулу в керні з хімічними сигнатурами у виходах порід у горах Еллсворт, що розташовані за 870 миль (1400 км).
Хорікава виявив не лише один приклад цього матеріалу, а цілих п'ять шарів бруду, що відкладалися між 4,7 і 3,3 мільйонами років тому. Це свідчить про те, що крижаний щит танув і утворився відкритий океан, а потім крижаний щит відновився, неодноразово заповнюючи внутрішні простори протягом коротких проміжків часу від тисяч до десятків тисяч років.
Серцебиття AIS у пліоцені – YouTube
Дивіться далі «Створення повнішої картини»
Її колега по команді Руті Халберштадт поєднала ці хімічні докази та часові рамки в комп'ютерних моделях, які демонструють, як архіпелаг вкритих льодом, скелястих островів виник, коли океан замінив товсті крижані щити, які зараз заповнюють внутрішні улоговини Антарктиди.
Найбільші зміни відбулися вздовж узбережжя. Моделювання показує швидке зростання утворення айсбергів та різкий відступ краю крижаного щита до гір Еллсворт. Море Амундсена було переповнене айсбергами, що утворювалися з усіх боків. Камені та галька, що застрягли в льодовиках, потрапляли в море всередині айсбергів і падали на морське дно, коли айсберги танули.
Стародавні геологічні дані з Антарктиди та інших куточків світу показують, що коли лід тане та стікає з землі, сама земля піднімається, оскільки лід більше не тисне на неї. Цей зсув може викликати землетруси, особливо в Західній Антарктиді, яка розташована над особливо гарячими ділянками земної мантії, що можуть швидко відскакувати, коли лід над ними тане.
Зняття тиску на землю також стимулює вулканічну активність, як це відбувається в Ісландії в наші дні. Підтвердженням цього в Антарктиді є шар вулканічного попелу, який Сіддовей і Хорікава виявили в кернах, що сформувався 3 мільйони років тому.
Давня втрата льоду та висхідні рухи в Західній Антарктиді також викликали масивні кам'яні лавини та зсуви в тріщинах, пошкоджених породах, утворюючи стіни льодовикових долин та прибережні скелі. Обвали під морем витіснили величезну кількість осадових порід з морського шельфу. Більше не утримуючись на місці вагою льодовикового льоду та океанічної води, величезні маси гірських порід відкололися та хлинули у воду, спричинивши цунамі, які спричинили ще більше руйнувань узбережжю.
Швидкий початок усіх цих змін зробив дельодисту Західну Антарктиду прикладом того, що називають «катастрофічною геологією».
Стрімке зростання активності нагадує те, що відбувалося в інших частинах планети в минулому. Наприклад, наприкінці останнього льодовикового періоду в Північній півкулі, 15 000–18 000 років тому, регіон між Ютою та Британською Колумбією зазнав повеней через прориви талих льодовикових озер, відскоки землі, кам'яні лавини та посилення вулканічної активності. На узбережжі Канади та Аляски такі події тривають і сьогодні.
У міру танення льодовиків вчені вивчають потенціал для більш сильних вивержень вулканів – YouTube
Дивитися на динамічний відступ крижаного щита
Аналіз хімічного складу гірських порід, проведений нашою командою, чітко показує, що Західна Антарктида не обов'язково переживе один поступовий, масовий перехід від вкритого льодом стану до вільного від льоду, а скоріше коливається між дуже різними станами. Щоразу, коли крижаний щит зникав у минулому, це призводило до геологічного хаосу.
Майбутні наслідки для Західної Антарктиди полягають у тому, що коли її крижаний щит наступного разу руйнуватиметься, катастрофічні події повернуться. Це відбуватиметься неодноразово, оскільки крижаний щит відступає та просувається, відкриваючи та закриваючи зв'язки між різними районами світового океану.
Таке динамічне майбутнє може призвести до таких же швидких реакцій у біосфері, як-от цвітіння водоростей навколо айсбергів в океані, що спричинить приплив морських видів у нещодавно відкриті морські шляхи. Величезні ділянки землі на островах Західної Антарктики відкриються для зростання мохового ґрунтового покриву та прибережної рослинності, що зробить Антарктиду більш зеленою, ніж її нинішній крижаний вигляд.
Наші дані про минуле моря Амундсена та прогноз, що випливає з цього, свідчать про те, що зміни на суші в Західній Антарктиді не будуть повільними, поступовими чи непомітними з погляду людини. Швидше, те, що сталося в минулому, ймовірно повториться: геологічно швидкі зрушення, які відчуваються на місцевому рівні як апокаліптичні події, такі як землетруси, виверження, зсуви та цунамі – з наслідками для всього світу.
Цю відредаговану статтю передруковано з The Conversation за ліцензією Creative Commons. Перегляньте оригінальну статтю.
Sourse: www.livescience.com