Palielinoties siltumnīcefekta gāzu oglekļa dioksīda līmenim un sasildot zemeslodi, Antarktīdas ledus kļūs jutīgāks pret cikliem astronomiskā mērogā, īpaši mūsu planētas slīpums ir tāds, kāds tas griežas ap savu asi.
Jaunie pētījumi atklāj, ka vairāk nekā 30 miljonu gadu vēstures laikā Antarktīdas ledus visstiprāk reaģēja uz Zemes slīpuma leņķi uz savu asi, kad ledus sniedzas okeānos, mijiedarbojoties ar straumēm, kas var dot siltu ūdeni, kas to malās plūst, un tas izraisa kūst. Slīpuma ietekme sasniedza maksimumu, kad oglekļa dioksīda līmenis bija līdzīgs tam, ko zinātnieki prognozē nākamajam gadsimtam, ja cilvēki nekontrolē emisijas.
Kad oglekļa dioksīda līmenis pārsniedz 400 daļas uz miljonu, klimats kļūs jutīgāks pret Zemes slīpumu jeb slīpumu, pētnieki ziņoja 14. janvāra žurnālā Nature Geoscience.
"Patiešām kritisks ir oglekļa dioksīda daudzums atmosfērā," sacīja pētījuma līdzautors Stīvens Mejers, Viskonsinas Universitātes Madisonas paleoklimatologs.
Augsta oglekļa dioksīda un augsta slīpuma leņķa scenārijs varētu būt īpaši postošs jūdzēm biezajam ledusm, kas klāj Antarktīdu.
Pagātnes rekonstruēšana
Apmēram 40 000 gadu laikā Zemes ass sliecas uz priekšu un atpakaļ "kā šūpuļkrēsls", sacīja Meijers. Pašlaik šī slīpums ir aptuveni 23,4 grādi, bet tas var būt tikai 22,1 grāds vai pat 24,5 grādi.
Slīpumam ir nozīme, kad un kur saules gaisma nonāk pasaulē, un tādējādi tā var ietekmēt klimatu.
Lai rekonstruētu vēsturi, kā Antarktīdas ledus ir reaģējis uz šo slīpumu, Mejers un viņa līdzautori izmantoja dažus informācijas avotus par Zemes klimata pagātni. Viens avots bija kalcija karbonāts no okeāna dibena, ko atstāja vienšūnas organismi, kurus sauc par bentosa foraminifera. Šie organismi ap sevi izdala kalcija karbonāta apvalku, fiksējot globālu, nepārtrauktu okeānu un atmosfēras ķīmijas reģistru.
Nogulšņu uzskaite tieši ap Antarktīdu sniedza vēl vienu klimata vēstures avotu - pētījuma līdzautora un paleoklimatologa Ričarda Levija specialitāti no GNS Science un Viktorijas Universitātes Velingtona Jaunzēlandē. Šie nogulumi, kas urbti no okeāna dibena garās, kolonnas dzīslās, arī satur pagātni. Piemēram, ledājs novieto raksturīgu dubļu, smilšu un grants maisījumu tur, kur tas atrodas. Šie serdeņi sniedz ļoti detalizētu priekšstatu par to, kur kādreiz atradās ledus loksnes, sacīja Meijers, taču ierakstā ir nepilnības.
Ledus cikli
Izmantojot abu avotu datus, pētnieki apkopoja Antarktīdas vēsturi no 34 miljoniem līdz 5 miljoniem gadu atpakaļ. Pirmās lielās ledus loksnes Antarktīdā izveidojās pirms 34 miljoniem gadu, sacīja Levijs, un visa gada garumā jūras ledus kļuva par normu tikai pirms 3 miljoniem gadu, kad oglekļa dioksīda līmenis nokrita zem 400 daļām uz miljonu.
No aptuveni 34 miljoniem gadu līdz apmēram 25 miljoniem gadu oglekļa dioksīds bija ļoti augsts (no 600 līdz 800 ppm), un lielākā daļa Antarktīdas ledus bija uz sauszemes, nevis saskarē ar jūru. Kontinenta ledus virzība un atkāpšanās šajā laikā bija relatīvi nejutīga pret planētas slīpumu, atklāja pētnieki. Laikā no aptuveni 24,5 miljoniem līdz aptuveni 14 miljoniem gadu atpakaļ atmosfēras oglekļa dioksīds samazinājās līdz 400 līdz 600 ppm. Ledus lapas biežāk ienāca jūrā, bet peldošā jūras ledus nebija daudz. Šajā laikā planēta kļuva diezgan jutīga pret Zemes ass slīpumu.
Laikā no 13 miljoniem līdz 5 miljoniem gadu oglekļa dioksīda līmenis atkal pazeminājās līdz 200 ppm. Peldošs jūras ledus kļuva pamanāmāks, ziemā veidojot garozu virs atklāta okeāna un retinot tikai vasarā. Jutība pret Zemes slīpumu samazinājās.
Nav pilnīgi skaidrs, kāpēc notiek izmaiņas jutībā pret slīpumu, Levijs stāstīja Live Science, taču šķiet, ka iemesls ir saistīts ar kontaktu starp ledu un okeānu. Liela slīpuma laikā polārie reģioni sasilst un temperatūras atšķirības starp ekvatoru un poliem kļūst mazāk ekstrēmi. Tas, savukārt, maina vēja un strāvas modeļus - ko lielā mērā veicina šī temperatūras atšķirība - galu galā palielinot silta okeāna ūdens plūsmu uz Antarktīdas malu.
Ja ledus galvenokārt ir uz sauszemes, šī plūsma nesaskaras ar ledu. Bet, kad ledus loksnes ir nolaistas pret okeāna dibenu, saskarē ar straumēm, siltā ūdens plūsmai ir liela nozīme. Šķiet, ka peldošais jūras ledus bloķē daļu no plūsmas, samazinot ledus loksnes tendenci izkausēt. Bet, kad oglekļa dioksīda līmenis ir pietiekami augsts, lai peldošais jūras ledus kūst, nekas neaptur šīs siltās straumes. Šķiet, ka tieši tad Zemes slīpumam ir vissvarīgākā nozīme, kā tas notika starp 24,5 miljoniem un 14 miljoniem gadu atpakaļ.
Šī vēsture rada nepatikšanas Antarktīdas nākotnei. 2016. gadā oglekļa dioksīda līmenis Zemes atmosfērā pastāvīgi pieauga par 400 ppm. Pēdējo reizi Zemes ģeoloģiskajā vēsturē, kad oglekļa dioksīds bija tik augsts, Antarktīdā visa gada garumā nebija jūras ledus, sacīja Levy. Ja emisijas turpinās pastāvēt, jūras ledus sabojāsies, sacīja Levijs, "un mēs atgriezīsimies pasaulē, kas nav pastāvējusi miljoniem gadu."
"Antarktīdas jutīgās jūru ledus lapas jutīs mūsu pašreizējā samērā lielā slīpuma efektu, un okeāna sasilšana Antarktīdas pierobežā tiks pastiprināta," viņš sacīja.
Pirmdien (14. janvārī) cita pētnieku grupa ziņoja, ka Antarktikas kausēšanas temps jau ir sešas reizes ātrāks nekā tas bija tikai pirms dažām desmitgadēm. Pētnieki atklāja, ka kontinents gadā no 1979. līdz 1990. gadam zaudēja apmēram 40 gigatonu ledus. Laikā no 2009. līdz 2017. gadam tas vidēji zaudēja 252 gigatonus ledus gadā.
Pētnieki tagad pēta mazās jutības variācijas pret Zemes slīpumu, kas rodas trīs plašos modeļos, kurus viņi atrada, bet galvenais vēstījums jau ir skaidrs, sacīja Levy.
"Antarktikas jūras ledus ir nepārprotami svarīgs," viņš teica. "Mums jāturpina un jāizdomā veidi, kā sasniegt emisiju mērķus."
