Скам’янілі рештки – ключ для передбачення змін клімату в майбутньому

Вивчаючи скам’янілі залишки молюсків віком близько 3,5 млн років, геофізики та їх колеги з Каліфорнійського Університету в Лос-Анджелесі (UCLA) створили кліматичний архів, в якому є «ключі» для передбачення наслідків нинішнього рівню вуглекислого газу на Землі, який відіграє визначну роль у зміні клімату.

Два новітніх геохімічних методи, які використовувались для визначення температури, за якої формувались раковини молюсків, дали можливість засвідчити, що протягом раннього Пліоцену (3,5-4 млн. років тому) літні арктичні температури були на 18-28 градусів за Фаренгейтом вищими, ніж сьогодні. Вчені припускають, що ці скам’янілі залишки, зібрані з глибин за межами Північного полярного кола, колись жили у середовищі, в якому відбувалось повне танення льодового покриття протягом літніх місяців. «Отримані нами дані про рівень вуглекислого газу у ранньому Пліоцені, який був близьким до теперішнього та не змінювався протягом тисяч років, можуть допомогти визначити,   наскільки теплішою стане наша планета, якщо показники вуглекислого газу стабілізуються на рівні 400 часток на мільйон » - зазначає Арадна Тріпаті, доцент факультету Наук про Землю та космос та факультету Атмосферних та Океанічних Наук. Вона також зазначає, що результати цього дослідження підтверджують заяви спеціалістів із кліматичного моделювання щодо можливості зникнення літнього льоду протягом наступних 50-100 років, що матиме значний вплив на зміну клімату на Землі.

Дослідження, яке фінансується за рахунок коштів Національного Наукового Фонду США, планують опублікувати 15 квітня у випуску   Earth and Planetary Science Letters.

 «Міжурядова група експертів зі зміни клімату заявляє, що ранній Пліоцен є найкращим геологічним аналогом зміни клімату для XXI століття та майбутнього в цілому,» - говорить пані Тріпаті, яка також є дослідником Інституту Довкілля та Гармонійного Розвитку та Інституту Геофізики і Планетарної Фізики. «Спілка кліматичного моделювання планує використовувати ранній Пліоцен як контрольний показник при тестуванні моделей для прогнозування майбутніх змін клімату».

Серед усіх місць планети, на полюсах спостерігається найбільше потепління, і його наслідки особливо проявляються на Північному полюсі.   Полюси реагують на будь-які кліматичні зміни раніше за всі інші області Землі.   В деякому значенні, Арктика є своєрідним «попереджувальним дзвіночком», першим застережним знаком небезпеки, що швидко наближається.

Льодовикові пласти та морський лід полярних областей відбивають сонячну радіацію, завдяки чому відбувається охолодження Землі. За словами дослідниці, цей феномен призводить до неймовірної чутливості полюсів до змін клімату.   Зростання арктичних температур спричинить не лише танення льодовиків, але і зростання показника поглинання сонячної енергії ділянками суходолу та океану . Це, в свою чергу, призведе до нагрівання планети.

Тріпаті також зазначає, що без постійного льодового покриву в Арктиці в ранньому Пліоцені світові температури були на 2-5 градусів за Фаренгейтом вищі, ніж сучасні середні світові температури. Це говорить про те, що для підтримання арктичного льодового покриву протягом цілого року, граничні показники концентрації вуглекислого газу мають бути значно меншими за сучасні.

Що ж можуть розповісти нам про клімат скам’янілі раковини молюсків?

У проведеному дослідженні вивчали скам’янілі рештки молюсків із ставка Beaver Pond, що знаходиться на о.Елесмер - крайній північній точці Канади, за межами Північного полярного кола. Озеро дістало свою назву завдяки численним гілкам із слідами зубів бобрів і заслужено є справжньою скарбницею із скам’янілими залишками тваринних та рослинних організмів, які напрочуд гарно збереглись у торф’яному шарі, «запакованому» в лід.

Зазвичай кліматологи визначають древні температури шляхом аналізу складу бурових зразків, які дістають з глибини кількох миль із льодових пластів Гренландії чи Антарктики.

«Ці зразки є вражаючими архівами змін клімату в минулому, оскільки дають нам безпосереднє розуміння того, як полюси реагували на зміни концентрації парникових газів в минулому», - говорить дослідниця.

«Проте, доступні дані, отримані при бурінні льодових пластів, несуть інформацію лише за останні 800 тисяч років, протягом яких рівень діоксиду карбону не перевищував 280-300 часток на мільйон. Щоб зрозуміти зміни в навколишньому середовищі у більш ранні історичні періоди Землі, коли рівень вуглекислого газу становив близько 400 часток на мільйон, нам необхідно покладатись вже на інші дослідження».

Тріпаті зазначає, що визначити температуру, за якої існували тодішні організми, можна шляхом вимірювання ізотопного складу Оксигену одночасно в зразках скам’янілих решток раковин молюсків і в зразках рослин. Цей метод дозволяє відтворити клімат, що був мільйони років тому без потреби в зразках, отриманих при бурінні льоду, проте дуже рідко можна знайти місце, де б знаходились зразки раковин і зразки рослин, що населяли одну й ту ж місцевість в один і той же час.

Тріпаті із своїми колегами вперше використала метод визначення температур минулого, використовуючи лише карбонат кальцію із скам’янілих раковин. Метод визначення вмісту найбільш рідкісних ізотопів Карбону та Оксигену дає досить плідні результати.

Висновки, отримані завдяки цим двом методам визначення температури, перегукуються із результатами, отриманими в ході недавніх досліджень кількох інших авторів, які використовували 3 абсолютно різних підходи. Тріпаті зазначає, що, враховуючи цей збіг, можна стверджувати, що запропонований метод є досить надійним для застосування на зразках із різних  періодів та місць.

Зразки із Beaver Pond були зібрані Наталією Рибчинською, яка є палеобіологом Канадського Музею Природи та професором Карлтонського університету.

Авторами дослідження є Адам Ксанк (аспірант кафедри Наук про Землю Університету Арізони), Вільям Паттерсон (професор геологічних наук Університету Саскачевану), Роберт Ігл (науковий співробітник Каліфорнійського Інституту Технологій); Ешлі Баллантайн (науковий співробітник в Університеті Колорадо-Боулдера) і Джон Ейлер (професор геологічних і планетарних наук в Каліфорнійському Інституті Технологій).