«Океаны начали накапливать больше углекислого газа в течение более длительного периода времени», — сказал Леопольдо Пена, ведущий автор исследования, палеоокеанограф из обсерватории Земли Ламонт-Доэрти Колумбийского университета. «Наши данные показывают, что океаны сыграли важную роль в замедлении темпов ледниковых периодов и их усилении».Исследователи реконструировали былую силу земной системы глубоководных течений, взяв пробы глубоководных отложений у побережья Южной Африки, где мощные течения, берущие начало в Северной Атлантике, проходят на своем пути в Антарктиду. Насколько сильно эти течения двигались в прошлом, можно судить по тому, сколько воды в Северной Атлантике продвинулось так далеко, если судить по соотношению изотопов элемента неодима, несущего характерную черту морской воды в Северной Атлантике. Подобно магнитофону, раковины древнего планктона передают этот сигнал морской воды во времени, позволяя ученым приблизительно определить, когда течения усиливались или ослабевали у берегов Южной Африки.
Они подтвердили, что за последние 1,2 миллиона лет конвейерные течения усиливались в теплые периоды и ослабевали во время ледниковых периодов, как считалось ранее. Но они также обнаружили, что около 950 000 лет назад циркуляция океана значительно ослабла и оставалась слабой в течение 100 000 лет; в этот период планета пропустила межледниковье — теплый интервал между ледниковыми периодами — а когда система восстановилась, она вступила в новую фазу более длинных, 100 000-летних циклов ледникового периода. После этого поворотного момента глубоководные океанические течения остаются слабыми во время ледниковых периодов, а сами ледниковые периоды становятся холоднее, как они выяснили.
«Наше открытие такого серьезного нарушения в системе циркуляции океана стало большим сюрпризом», — сказал соавтор исследования Стивен Голдштейн, геохимик из Ламонт-Доэрти. «Это позволило ледяным покровам вырасти, когда они должны были растаять, вызвав первый 100 000-летний цикл».Ледниковые периоды приходят и уходят с предсказуемыми интервалами, основанными на изменении количества солнечного света, падающего на планету из-за изменений орбиты Земли вокруг Солнца. Однако одних орбитальных изменений недостаточно, чтобы объяснить внезапный переход к более длинным интервалам ледникового периода.Согласно одной более ранней гипотезе перехода, наступающие ледники в Северной Америке срывали почву в Канаде, в результате чего на оставшейся коренной породе накапливался более толстый и долговечный лед.
Основываясь на этой идее, исследователи выдвигают гипотезу о том, что продвижение льда могло вызвать замедление глубинных океанских течений, заставив океаны выделять меньше углекислого газа, что подавило межледниковье, которое должно было последовать. Исследование, проведенное в 2009 году в журнале Science под руководством Барбеля Хониша из Ламонта, подтвердило, что в то время уровень углекислого газа резко упал.«Ледяные щиты, должно быть, достигли критического состояния, которое переключило систему циркуляции океана в более слабый режим», — сказал Гольдштейн.Оказывается, ключевой ингредиент мобильных телефонов, наушников, компьютеров и ветряных турбин — неодим — также является хорошим способом измерения силы древних океанских течений на глубине.
В исследовании 2000 года, проведенном в Nature, Гольдштейн и его коллеги использовали соотношение неодима в образцах глубоководных отложений, чтобы показать, что циркуляция океана замедлилась во время прошлых ледниковых периодов. В последующем исследовании, опубликованном в Science, они использовали тот же метод, чтобы показать, что изменения климата предшествуют изменениям циркуляции океана. Микроэлемент в земной коре, неодим смывается в океаны в результате эрозии с континентов, где естественный радиоактивный распад оставляет отпечаток, уникальный для массива суши, где он возник.
Когда Гольдштейн и его коллега по Ламонту Сидни Хемминг впервые применили этот метод в конце 1990-х, они редко беспокоились о том, что окружающий неодим может загрязнять их образцы. Ситуация изменилась с появлением бытовой электроники. «Раньше я говорил, что вы можете проводить обработку образцов для анализа неодима на стоянке», — сказал Гольдштейн. "Уже нет."
