Между 18 000 и 11 000 години количеството на въглеродния диоксид в атмосферата внезапно се е увеличило. Това е довело до бързо глобално затопляне, масово топене на ледниците и края на последния ледников период.
Голяма част от този внезапен приток на въглероден диоксид в атмосферата идва от Южния океан около Антарктида, което подчертава ключовата роля на този воден басейн за регулирането на глобалния климат.
Въпреки това учените не разбират добре как и защо освобождаването на CO₂ от този регион се променя през определени интервали от време като края на последния ледников период.
Ново проучване, публикувано в Nature Communications, разкрива колко CO₂ се е отделял в атмосферата от полярния Южен океан през този период – и кои фактори са били отговорни за това.
Учените стигат до тези заключения, като изследват химическия състав на вкаменелости с размер на пясък, наречени фораминифери, от морското дъно южно от Тасмания.
Малки черупки, запазени в кал
Фораминиферите са малки едноклетъчни организми, които плуват по повърхността на океана или живеят на морското дъно. Повечето от тях изграждат черупки от калциев карбонат, за да се предпазят. След смъртта си тези черупки на фораминиферите се запазват в калта на морското дъно.
По-новите поколения черупки на фораминиферите се натрупват върху по-старите, подобно на нови страници. С течение на времето тези черупки на фораминифери образуват „книгата на морското дъно“, която може да се датира отпреди милиони години.
Още по-завладяващо е, че следи от елементи в морската вода се съдържат в калциево-карбонатните черупки на фораминиферите. При някои видове фораминифери количеството на тези елементи е чувствително към средата, в която живеят.
Например количеството на бора в един вид, наречен Cibicidoides wuellerstorfi, е чувствително към концентрацията на карбонатни йони, а количеството на кадмия в друг вид (Hoeglundina elegans) е чувствително към концентрацията на фосфати.
Учените разглеждат микроелементите в черупките на тези фораминифери, открити в последователността на калта на морското дъно, за да разгадаят загадките за миналото състояние на морската вода в книгата, оставена от фораминиферите на морското дъно.
Гигантска метална сламка
Как учените правят това? Първо събират кал, с помощта на гигантска метална сламка, която се пуска на морското дъно и след това се издига до изследователските кораби. След това събраната кал се разделя на парчета, които се изследват поотделно.
Това им позволява да извлекат информация от всяка страница на книгата в хронологичен ред. Черупките на фораминиферите се измиват от калта, а конкретните черупки се почистват и накрая се анализира химическия им състав.
Фораминиферите живеят почти навсякъде в океана от милиони години. Въз основа на техния химичен състав учените са реконструирали в големи подробности непрекъснат запис на температурата на морската вода през последните 66 милиона години.
Сред малкото места в океана, където не могат да се намерят фораминифери, е полярният Южен океан. Въпреки че някои фораминифери живеят там, морската вода в този регион често е твърде агресивна, за да могат черупките им да се запазят на морското дъно.
Липсата на фораминифери в полярния Южен океан представлява огромно предизвикателство за учените, които искат да разберат миналите промени в обмена на CO₂ между океана и атмосферата.
От Антарктида до Тасмания
За да се справят с този проблем, учените използват кал от морското дъно на 3300 метра под повърхността, южно от Тасмания, защото морската вода от полярния Южен океан потъва на дъното, придвижва се на север и в крайна сметка заема морското дъно на юг от Тасмания.
Използвайки химията на фораминиферите, учените реконструират промените в концентрациите на карбонатния йон (който до голяма степен е свързан с въглерода), фосфата и кислорода на дъното на океана близо до Тасмания в края на последния ледников период преди около 20 000-10 000 години. Този период е известен като последната деглациация.
Въз основа на тези реконструкции изчисляват количеството CO₂, освободено от полярния Южен океан по време на последната деглациация. Част от този CO₂ идва от биологични процеси – промени в количеството въглерод, използвано от микроскопичните организми, живеещи близо до повърхността на океана. Останалата част е от физични процеси – молекули CO₂, които се отделят от морската вода директно във въздуха.
Учените установяват, че биологичните процеси са били по-важни за освобождаването на CO₂ през по-ранните етапи на деглациацията, докато физичните процеси са допринесли повече през по-късните етапи.
Защо това е важно?
Учените използват климатични модели, за да прогнозират бъдещия климат и да възпроизвеждат минали промени на атмосферния CO₂.
Резултатите от новото проучване предоставят тестови цели за възпроизвеждане на климатичните модели. По-доброто възпроизвеждане на минали промени ще подобри дизайна на климатичните модели за прогнозиране на бъдещите промени.
Това ще помогне за разбирането как бъдещите промени в полярния Южен океан могат да повлияят на атмосферния CO₂, допринасяйки за изготвянето на ефективни планове за намаляване на емисиите на CO₂.
Източник: The Conversation
