Климат Антарктиды в течение последних 800 тысяч лет определялся изменениями орбиты Земли

Анализ содержания дейтерия в колонке льда, взятой на куполе «С» в Антарктиде, позволил детально восстановить ход температуры за 800 тысяч лет. За это время было восемь периодов потепления, чередующихся с более продолжительными холодными периодами. Авторы работы, участники Европейского проекта по бурению Антарктического льда (EPICA), приходят к выводу, что наступление очередного холодного или теплого периода инициируется периодическими изменениями орбиты Земли.
Керны льда помещают во временное хранилище на куполе «С». Кусочки льда поедут в Европу для дальнейшего анализа, но большая часть керна будет храниться на станции в Антарктиде (фото с сайта www.gdargaud.net)
Керны льда помещают во временное хранилище на куполе «С». Кусочки льда поедут в Европу для дальнейшего анализа, но большая часть керна будет храниться на станции в Антарктиде (фото с сайта www.gdargaud.net)
Климат последних сотен тысяч лет характеризуется довольно четкой периодичностью: длительные оледенения сменяются более короткими периодами потепления. Сейчас мы живем как раз в теплое межледниковое время. Идея о том, что чередование глобальных похолоданий и потеплений может быть связано с циклическими изменениями параметров земной орбиты высказал ещё в 1920-годы сербский исследователь Милутин Миланкович (Milutin Milanković).

Испытывая притяжение солнца и других небесных тел, Земля действительно регулярно меняет форму своей орбиты, которая с периодичностью около 93 тыс. лет становится то более эллипсоидной, то более круговой (т. е. меняется её эксцентриситет). Кроме того, с периодичностью 26 тыс. лет меняется конус, описываемой Земной осью (прецессия), а с периодичностью в 41 тыс. лет — угол наклона земной оси к плоскости её орбиты.

Комбинация этих изменений орбиты сказывается на количестве получаемого Землей тепла и на характере распределения его по поверхности планеты. Уменьшение инсоляции в высоких широтах приводит к очередному оледенению. Гипотеза о влиянии параметров орбиты Земли на ее климат начала находить свое подтверждение в 1980-х годах, когда появились хорошие данные по палеотемпературам, полученные при анализе донных отложений из разных точек Мирового океана.

В основе метода — определение относительного содержания тяжелого изотопа кислорода δ18O в кальците (из которого состоят панцири повсеместно встречающихся микроскопических планктонных фораминифер). При крупных оледенениях значительная часть воды, испарившаяся из океана и выпавшая на суше над ледниками, в океан не возвращается. Соответственно, молекулы воды, содержащие изотоп кислорода 18О, будучи более тяжелыми, чем обычные молекулы воды (с изотопом кислорода 16О), накапливаются в океане.

При потеплении доля молекул воды с тяжелым изотопом кислорода, наоборот, уменьшается. Эти колебания в относительном содержании 16О и 18О в воде отражаются составом кальцита, из которого образуют свои раковинки фораминиферы, а также крупные животные — моллюски и плеченогие. Взяв колонку донных отложений, можно по тому, как изменяется δ18О с глубиной, судить о происходивших на Земле оледенениях или потеплениях.

Блестящим подтверждением гипотезы о периодических изменениях температуры стали данные, полученные при бурении антарктического льда на российской станции «Восток». Поднятый там на поверхность ледовый керн (колонка льда), имея общую протяженность 3600 м, охватил слой льда, сформировавшийся за 420 тысяч лет. Помимо анализа газового состава пузырьков воздуха, сохранившихся во льду за многие тысячелетия, исследователи получили возможность проследить за изменениями температуры по содержанию во льду тяжелого изотопа водорода — дейтерия δD.

Метод основывается на том, что пары обычной воды и «тяжёлой» (т. е. содержащей дейтерий) различаются температурой конденсации. Последние конденсируются и выпадают при меньшем охлаждении, чем обычные, «легкие», что и отражается составом льда, который при этом образуется. При потеплении дейтерия становится больше, а при похолодании меньше. Данные по ледовому керну со станции «Восток» до недавнего времени содержали самый длинный ряд наблюдений за температурой — 420 тыс. лет (опубликованы в журнале Nature в 1999 г.; на «Элементах» смотрите график в новостях от 6.10.2006).

Панорама Европейской международной станции Конкордиа на куполе «C» в Антарктиде. Именно около этой станции проводилось глубинное бурение льда, результаты которого публикуются в недавнем номере Science. Снимок сделан в конце полярной зимы (фото Гийома Дарго (Guillaume Dargaud) с сайта www.gdargaud.net)
Панорама Европейской международной станции Конкордиа на куполе «C» в Антарктиде. Именно около этой станции проводилось глубинное бурение льда, результаты которого публикуются в недавнем номере Science. Снимок сделан в конце полярной зимы (фото Гийома Дарго (Guillaume Dargaud) с сайта www.gdargaud.net)
И вот этот рекорд перекрыт. В журнале Science опубликованы материалы по изменению температуры Антарктиды за 800 тыс. лет. Авторы статьи (их 32!), исследователи из Франции, Германии, Дании, Исландии, Швейцарии, Италии, Бельгии и Великобритании, являются участниками Европейского проекта бурения Антарктического льда (EPICA — Project for Ice Coring in Antarctica).

Работы проводили около станции Конкордия, расположенной в Восточной части Антарктики (75о06’ S, 123о21’ E), на куполе «С» (известном также как «купол Чарли» — Charlie),. Это место находится в 560 км от станции «Восток», и хотя там так же холодно (средняя годовая температура -55оС), погода менее ветреная. Очень важно и то, что ежегодно откладываемые слои льда на куполе «С» тоньше, чем на станции «Восток», и нет подледного озера (о существовании которого конечно не могли подозревать те, кто выбирал место для станции). В результате, пройдя буром даже несколько меньшее расстояние (3260 м) и остановив бурение в 15 м от скалистого ложа, исследователи получили на куполе «С» временную развертку для значительно более длительного срока — для 740 тыс. лет.

Пока опубликованы отнюдь не все материалы анализа, но подробные данные об относительном содержании дейтерия во льду (δD) в обсуждаемой статье приводятся, а именно по этой величине можно судить об изменениях температуры, при которой формируются осадки.

Выводы работы следующие. Во-первых, изменения во времени содержания дейтерия во льду Антарктиды хорошо соответствуют полученным ранее данным по содержанию тяжелого изотопа кислорода 18О в донных осадках: периоды похолодания и потепления, выявляемые этими двумя совершенно независимыми способами, совпадают.

Во-вторых, для последних 400 тыс. лет получено прекрасное соответствие динамики во времени относительного содержания дейтерия (δD) на куполе «С» тому, что ранее для того же отрезка времени получено на станции «Восток».

В-третьих, время наступления похолоданий и потеплений хорошо объясняется изменениями показателей орбиты Земли, хотя решающим оказывается не влияние эксцентриситета (формы орбиты), а взаимодействие прецессии (размер конуса, описываемого земной осью) и угла наклона оси к плоскости движения Земли вокруг Солнца.

Авторы подчеркивают, правда, что рассчитанные изменения инсоляции на самом деле незначительны. По-видимому, эти изменения служат только инициаторами, механизмами, запускающими перестройку глобальной климатической системы (в том числе — систему океанической циркуляции), но, соответственно, должны быть и усиливающие механизмы, действие которых и приводит к регулярной смене глобального похолодания глобальным потеплением и наоборот.

   
автор: Алексей Гиляров
Кроме того...
Эпидемии распространяются быстрее, чем раньше
Развитая сеть авиационных маршрутов, обслуживающая 2,1 млрд. пассажиров в год, способствует тому, что...
Предложен способ подсчета ценности научного исследования
Физик из Массачусетсского технологического...
Собаки, глисты и каблуки: самые безумные открытия ученых
Собаки вызывают рак груди, орехи лечат зубную...
  • Текущие обсуждения статей
Бионическая рука-протез
Телепортация - фантастика или реальность?
Ученые вывели формулу удачи
Смех не лечит раковых больных
Приливы и отливы вызывают сейсмические колебания
Нью-Йорк и Лос-Анджелес уйдут под воду к 2015-му году
Посмотреть весь форум

  • поиск статей на сайте
Введите фразу, слово или часть слова
Темы этого номера
Реализована сверхминиатюрная и ультрабыстрая рентгеновская голография
Реализована сверхминиатюрная и ультрабыстрая рентгеновская голография Реализована сверхминиатюрная и ультрабыстрая рентгеновская голография
Продемонстрирован в действии новый метод исследования вещества — рентгеновская голография на масштабе в десятки нанометров с временным разрешением в доли пикосекунды
Дорожка без направления ведёт в нереальное
Дорожка без направления ведёт в нереальное Дорожка без направления ведёт в нереальное
Представьте себе ровную поверхность широкой беговой дорожки, без видимых разрывов, которая бежит в любом направлении, куда бы ни повернул человек, идущий по ней. Он может направиться в любую сторону
Нейтрино низких энергий поймали за бороду
Нейтрино низких энергий поймали за бороду Нейтрино низких энергий поймали за бороду
Участники международного эксперимента «Борексино» (Borexino) в Национальной лаборатории Гран Сассо неподалеку от Аквилы (Италия), впервые наблюдали нейтрино низких энергий, пишет Nature
У электронных книг тоже будет свой запах
У электронных книг тоже будет свой запах У электронных книг тоже будет свой запах
Американская компания CafeScribe объявила о планах выпустить первую электронную книгу, которая будет иметь запах, подобно обычной старой книге
Новая генетическая лаборатория помещается на микрочипе
Новая генетическая лаборатория помещается на микрочипе Новая генетическая лаборатория помещается на микрочипе
Биологи в сотрудничестве с электроинженерами создали помещающееся на микрочипе устройство, которое позволит автоматизировать и ускорить генетические исследования
Титаны на колесах
Титаны на колесах Титаны на колесах
Карьерная добыча угля подтолкнула человечество к созданию гигантской техники — как добывающей, так и перевозящей
За окнами отелей будущего поплывут галактики, акулы и облака
За окнами отелей будущего поплывут галактики, акулы и облака За окнами отелей будущего поплывут галактики, акулы и облака
На что будет похож отель середины нынешнего века? Будет ли он плавать или летать, заменят ли роботы администраторов и горничных? Масса архитекторов и инженеров предлагает необычные решения. Гостиничный бизнес, впрочем
Прощальный салют
Прощальный салют Прощальный салют
Для Вселенной вспышка сверхновой — явление заурядное. Однако это — свидетельство гибели звезды
Во Вселенной обнаружена гигантская, ничем не заполненная область
Во Вселенной обнаружена гигантская, ничем не заполненная область Во Вселенной обнаружена гигантская, ничем не заполненная область
Астрономы Университета штата Миннесота обнаружили чрезвычайно обширную область во Вселенной, не заполненную ни одним из известных видов вещества. В этой гигантской пустоте
Сразу 3 мощных телескопа сняли уникальное явление Урана
Сразу 3 мощных телескопа сняли уникальное явление Урана Сразу 3 мощных телескопа сняли уникальное явление Урана
Астрономам удалось заснять очень редкое событие - Уран повернулся к Земле плоскостью своих колец. Ученые надеются найти на снимках все спутники-"пастухи", которые поддерживают планетарные кольца
Тёмная материя Abell 520 оторвалась от галактик
Тёмная материя Abell 520 оторвалась от галактик Тёмная материя Abell 520 оторвалась от галактик
Столкновение галактических кластеров — событие самого большого масштаба среди тех, что происходят в современной Вселенной. Эти гигантские космические катастрофы порой сильно озадачивают науку
Химики мешают человечеству пластиковую кровь
Химики мешают человечеству пластиковую кровь Химики мешают человечеству пластиковую кровь
Никогда ещё учёные не подходили так близко к созданию совершенного аналога человеческой крови. И хоть очередной образец заменителя не повторяет буквально строение крови человека, зато работу свою выполняет
Заядлые курильщики в старости слепнут
Заядлые курильщики в старости слепнут Заядлые курильщики в старости слепнут
Курильщики в четыре раза чаще некурящих слепнут в старости, — к таким выводам пришли австралийские ученые, чей доклад опубликован в офтальмологическом журнале «Archives of Ophthalmology», о нем пишет Reuters
Противоболевая диета
Противоболевая диета Противоболевая диета
Выясняется, что корнеплодов, овощей и специй, активизирующих клеточные рецепторы, вызывающие болевые ощущения, достаточно много. Их действие, как предполагается, заключается в том, что постепенно
Американцы перестали быть самыми высокими людьми на Земле
Американцы перестали быть самыми высокими людьми на Земле Американцы перестали быть самыми высокими людьми на Земле
Американцы потеряли статус самой высокой нации. По мнению автора антропометрического иссследования, они слишком налегают на гамбургеры, поэтому и растут не ввысь, а вширь. Впрочем, в России дела обстоят ещё хуже
Солнце в понедельник: погода всегда лучше, когда мы в офисе
Солнце в понедельник: погода всегда лучше, когда мы в офисе Солнце в понедельник: погода всегда лучше, когда мы в офисе
Среда – солнечная погода. То же самое в четверг – на горизонте ни одного облачка. Наступает пятница – и небо начинает хмуриться, солнце то появляется, то исчезает, сгущаются тучи. В субботу идет дождь
Климат Антарктиды в течение последних 800 тысяч лет определялся изменениями орбиты Земли
Климат Антарктиды в течение последних 800 тысяч лет определялся изменениями орбиты Земли Климат Антарктиды в течение последних 800 тысяч лет определялся изменениями орбиты Земли
Анализ содержания дейтерия в колонке льда, взятой на куполе «С» в Антарктиде, позволил детально восстановить ход температуры за 800 тысяч лет. За это время было восемь периодов потепления
Неандертальцы как вид никогда полностью с лица Земли не исчезали
Неандертальцы как вид никогда полностью с лица Земли не исчезали Неандертальцы как вид никогда полностью с лица Земли не исчезали
"Иногда новая мысль в науке возникает при случайном соприкосновении раздельных проводов - как короткое замыкание. И сама истина подчас лежит в точке пересечения двух независимых линий"
Тиранозавр бегал "быстрее Дэвида Бэкхема"
Тиранозавр бегал "быстрее Дэвида Бэкхема" Тиранозавр бегал
Как нам известно благодаря фильму "Парк юрского периода", догнать джип ужасный тираннозавр неспособен. Но этот огромный хищник не был таким уж неповоротливым – он сумел бы настичь Дэвида Бекхэма
Кто подарил миру кроссовки?
Кто подарил миру кроссовки? Кто подарил миру кроссовки?
Такое имя, как Адольф Дасслер, вряд ли знакомо большинству жителей планеты, но вот придуманные им в 1920-м году спортивные ботинки для бега, а также основанная им же в 1948-м компания
Надувные толпы в кино
Надувные толпы в кино Надувные толпы в кино
Страшное дело — компания "Толпа в коробке" подала в суд на фирму "Надувная толпа". Истец утверждает, что его надули. Ответчик говорит, что ничего подобного. При этом обе компании занимаются тем

 
  • Главные темы / архив
№082текущий номер Технологии
Биоклиматическое здание
    

    

    

    

    

 
  • Человек
  • Химики мешают человечеству пластиковую кровьХимики мешают человечеству пластиковую кровь
    Никогда ещё учёные не подходили так близко к созданию совершенного аналога человеческой крови. И хоть очередной образец заменителя не повторяет буквально строение крови человека, зато работу свою выполняет
  • Заядлые курильщики в старости слепнутЗаядлые курильщики в старости слепнут
    Курильщики в четыре раза чаще некурящих слепнут в старости, — к таким выводам пришли австралийские ученые, чей доклад опубликован в офтальмологическом журнале «Archives of Ophthalmology», о нем пишет Reuters
  • Противоболевая диетаПротивоболевая диета
    Выясняется, что корнеплодов, овощей и специй, активизирующих клеточные рецепторы, вызывающие болевые ощущения, достаточно много. Их действие, как предполагается, заключается в том, что постепенно
  • Американцы перестали быть самыми высокими людьми на ЗемлеАмериканцы перестали быть самыми высокими людьми на Земле
    Американцы потеряли статус самой высокой нации. По мнению автора антропометрического иссследования, они слишком налегают на гамбургеры, поэтому и растут не ввысь, а вширь. Впрочем, в России дела обстоят ещё хуже
  • Планета Земля
  • История изобретений
  • Кто подарил миру кроссовки?Кто подарил миру кроссовки?
    Такое имя, как Адольф Дасслер, вряд ли знакомо большинству жителей планеты, но вот придуманные им в 1920-м году спортивные ботинки для бега, а также основанная им же в 1948-м компания
  • Чёрный ящик
  • Надувные толпы в киноНадувные толпы в кино
    Страшное дело — компания "Толпа в коробке" подала в суд на фирму "Надувная толпа". Истец утверждает, что его надули. Ответчик говорит, что ничего подобного. При этом обе компании занимаются тем
  • Воля случая
  • Технологии
  • Техника
  • Космос
012