Нове дослідження, опубліковане в журналі Nature Geoscience, показує, що зміни в Західно-Антарктичному льодовиковому щиті (WAIS) тісно пов’язані зі змінами в рості морських водоростей у Південному океані протягом минулих льодовикових циклів. Однак цей зв’язок розгорнувся дивовижним чином, що ставить під сумнів давні припущення.
У центрі відкриття знаходяться багаті на залізо осади, які були перенесені в океан айсбергами, що відкололися від Західної Антарктиди.
Залізо зазвичай діє як поживна речовина, що підтримує ріст водоростей. Однак, коли вчені дослідили керн осаду, зібраний у 2001 році з Тихоокеанського сектору Південного океану, витягнутий з глибини понад три милі нижче поверхні моря, вони виявили, що вищий рівень заліза не призводить до швидшого росту водоростей.
«Зазвичай збільшення запасів заліза в Південному океані стимулює ріст водоростей, що збільшує поглинання океаном вуглекислого газу», — каже провідний автор дослідження Торбен Струве з Ольденбурзького університету. У 2020 році Струве працював запрошеним науковим співробітником-постдокторантом у Земній обсерваторії Ламонт-Догерті, яка є частиною Колумбійської кліматичної школи.
Чому більше заліза не сприяло росту водоростей
Дослідницька група простежила цей неочікуваний результат до хімічних властивостей осаду, що виносився айсбергами. Їхній аналіз показує, що значна частина заліза була сильно «вивітреною», тобто вона зазнала значних хімічних змін з часом. Протягом попередніх теплих періодів, коли більше льоду відколювалося від Західної Антарктиди та дрейфувало на північ, залізо, що потрапляло в океан, часто було в цій погано розчинній формі.
Оскільки водорості не можуть легко використовувати цей тип заліза, збільшення його надходження не призводило до сильнішого біологічного зростання.
На основі цих висновків дослідники роблять висновок, що подальша втрата Західно-Антарктичного льодовикового щита може зменшити здатність Південного океану поглинати вуглекислий газ у міру потепління клімату.
Як залізо зазвичай сприяє поглинанню вуглецю
У водах, що оточують Антарктиду, залізо часто обмежує кількість водоростей, які можуть рости. Попередні дослідження показали, що під час льодовикових періодів сильні вітри переносили багатий на залізо пил з континентів в океан. У регіонах на північ від Антарктичного полярного фронту – межі, де холодні антарктичні води зустрічаються з теплішими водами на півночі – цей пил допомагав удобрювати водорості.
Зі зростанням популяцій водоростей Південний океан поглинав більше вуглекислого газу з атмосфери. Це збільшення поглинання вуглецю сприяло посиленню глобального похолодання на початку льодовикових періодів.
Нове дослідження натомість зосереджується на водах на південь від Антарктичного полярного фронту. Там дані з осадового керна показують, що надходження заліза було найвищим у теплі періоди, а не в льодовикові періоди. Розмір і склад частинок також показали, що основним джерелом заліза був не пил, а айсберги, що відкололися від Західної Антарктиди.
«Це нагадує нам, що здатність океану поглинати вуглець не є фіксованою», — каже співавтор Гізела Вінклер, професор Колумбійської кліматичної школи та геохімік Земної обсерваторії Ламонт-Догерті.
Ознаки значної втрати льоду в минулому
Результати також дають уявлення про те, наскільки чутливий Західно-Антарктичний льодовиковий щит до підвищення температури. Струве зазначає, що кілька нещодавніх досліджень свідчать про те, що масштабне відступання льоду відбулося в цьому регіоні протягом останнього міжльодовикового періоду близько 130 000 років тому, коли глобальні температури були подібними до тих, що спостерігаються сьогодні.
«Наші результати також свідчать про те, що в той час у Західній Антарктиді було втрачено багато льоду», — каже Струве.
Коли льодовиковий щит, товщина якого в деяких районах сягала кількох миль, розколовся, утворилася велика кількість айсбергів. Ці айсберги зішкрібали осад з корінної породи під льодом і викидали його в океан, коли вони дрейфували на північ і танули. Осадові записи свідчать про особливо високу активність айсбергів ближче до кінця льодовикових періодів і під час пікових міжльодовикових умов.
Чому форма заліза має значення
«Тут важливо не лише те, скільки заліза потрапляє в океан, а й яку хімічну форму воно приймає», — каже Вінклер. «Ці результати показують, що залізо, що доставляється айсбергами, може бути набагато менш біодоступним, ніж вважалося раніше, що докорінно змінює наше уявлення про поглинання вуглецю в Південному океані».
Дослідники припускають, що під Західно-Антарктичним льодовиковим щитом лежить шар дуже старої, сильно вивітреної породи. Щоразу, коли льодовиковий щит відступав протягом попередніх міжльодовикових періодів, посилена активність айсбергів переносила велику кількість цих вивітрених мінералів у сусідню південну частину Тихого океану. Незважаючи на більший надходження заліза, ріст водоростей залишався обмеженим.
«Ми були дуже здивовані цим відкриттям, оскільки в цій частині Південного океану загальна кількість надходження заліза не була контролюючим фактором для росту водоростей», — каже Струве.
Що це означає для майбутніх змін клімату
Оскільки глобальне потепління продовжується, подальше витончення Західно-Антарктичного льодовикового щита може відтворити умови, подібні до тих, що спостерігалися під час останнього міжльодовикового періоду.
«Виходячи з того, що нам відомо на даний момент, льодовиковий щит навряд чи зруйнується найближчим часом, але ми бачимо, що лід там вже витончується», — каже Струве.
Якщо відступ продовжиться, льодовики та айсберги можуть швидше розмивати вивітрені шари гірських порід. Цей процес може знизити поглинання вуглецю в Тихоокеанському секторі Південного океану порівняно з сьогоднішнім днем, створюючи зворотний зв’язок, який може ще більше посилити зміну клімату.
