Източна Антарктика е дом на най-голямата ледена покривка на Земята, съдържаща достатъчно вода, за да повиши световното морско равнище с над 52 метра, ако се стопи напълно. Учените от десетилетия се опитват да си отговорят на това как и защо се е образувала тази ледена покривка.
Всъщност има две взаимосвързани мистерии. Първо, Антарктида е била покрита с лед преди около 34 милиона години – период, известен като прехода еоцен-олигоцен – докато Арктическият регион е останал без постоянна ледена покривка още около 25 милиона години.
Спадането на нивата на въглероден диоксид в атмосферата изиграло важна роля за понижаването на температурите. Но ако това е бил единственият фактор за прехода, и двата полюса би трябвало да са се охладили едновременно. Това обаче не се е случило.
Това означава, че нещо друго вероятно е дало преднина на Антарктида.
Втората мистерия е, че температурите на морската повърхност в Южния океан са останали неочаквано високи в продължение на около 10 милиона години след образуването на Източноантарктическия леден щит. Но ако леденият щит се е образувал вследствие на глобално захлаждане, околните океани също би трябвало да са се охладили значително.
Ново проучване на екип от учени от САЩ, Обединеното кралство и Германия, публикувано в Science, насочва към отговор, заровен дълбоко под ледените покривки: планините на Антарктида и бавнодействащите геоложки сили, които са ги изградили.
Континент в движение
Тази история започнала преди около 170 милиона години, когато Антарктида и Африка за последно били съединени като част от суперконтинента Гондвана. Разделянето им е изпратило Антарктида по траектория към Южния полюс – и това масивно разкъсване е задействало верига от събития много под повърхността.
Когато континентите се разпаднали, горещ материал от земната мантия се изливал под тях, охлаждал се и след това отново потъвал. Това вихрово движение дестабилизирало основата на съседния континент, предизвиквайки серия от нестабилности.
Тези смущения, наречени „мантийни вълни“, се разпространявали под континентите в продължение на милиони години, изминавайки повече от 1000 километра, докато се разпростирали през горещата, лепкава скала под сушата.
Изследователският екип открива това явление преди няколко години. Учените събират множество независими доказателства в две статии в Nature. Те водят до едно и също заключение: мантийните вълни могат да предизвикат вулканични изригвания, съдържащи диаманти – силни експлозии, които изстрелват магма от дълбоките корени на континентите, на повече от 150 километра под повърхността.
Екипът открива също, че тези мантийни вълни могат да предизвикат необичайни импулси на издигане на земната повърхност далеч от зоните, където континентът първоначално се е разцепил (рифтови зони).
Учените използват компютърни модели, за да проследят как тези процеси са променяли Източна Антарктика в продължение на десетки милиони години. Те показват, че близо до брега движението на земната кора е създало огромна скалиста стена, наречена ескарпмент, която се издига на повече от два километра височина.
На стотици километри навътре в континента процесът довел до изтъняване и премахване на част от скалния материал дълбоко под континента. В резултат горните пластове започнали бавно да се повдигат, образувайки огромно плато и предизвиквайки силна ерозия, която променила целия пейзаж.
Това издигане продължило да се придвижва навътре в сушата в продължение на милиони години. След около 100 милиона години движение на тази вълна процесът достигнал планините Гамбурцев – планинска верига, разположена на повече от 1500 километра от брега и днес скрита под над 3 километра лед.
Надморската височина е от огромно значение за леда. Температурата на въздуха пада приблизително с 1°C на всеки 100 метра изкачване, така че дори сравнително малко допълнително издигане може да промени условията така, че снегът да не се стопява напълно през лятото, а да се запазва целогодишно.
До преди около 50 милиона години по-голямата част от планините Гамбурцев са се издигали на по-малко от 1,5 километра – височина, която не е била достатъчна, за да позволи на големи количества сняг да се задържат през летните месеци.
Моделите на учените показват, че по това време вълната на издигане е достигнала планинския район и е повдигнала значителна част от веригата над 2 километра. На тази височина снегът и ледът вече можели да се задържат и постепенно да започнат да се натрупват.
Изчисленията показват, че преди около 45 милиона години достатъчно голяма част от ландшафта на Източна Антарктика е преминала този праг, което е позволило образуването на първите планински ледници и тяхното постепенно разрастване.
Анализът на учените показва, че по същото време е започнало и формирането на антарктическата ледена покривка. Този период съвпада с глобално понижаване на температурите.
След появата на ледниците в планините започнали два важни процеса, които допълнително ускорили охлаждането. Първо, снегът и ледът отразяват повече слънчева светлина от голата скала, което довело до допълнително охлаждане на региона. Според моделите този процес е намалил средните глобални температури с около 1°C.
Второ, по-студеният въздух над Антарктида съдържал по-малко водна пара – важен парников газ. По-сухата атмосфера задържала по-малко топлина, което позволило температурите да спаднат още.
Тези два процеса помогнали ледената покривка постепенно да се разпространи от планинските райони към крайбрежието и в крайна сметка да се превърне в огромния леден щит, който покрива Антарктида днес.
Важно е, че това охлаждане с около 1°C само по себе си не било достатъчно, за да доведе до образуването на големи ледени покривки в Арктика. Причината е, че северното полукълбо не разполагало със същите високи планински райони, които да позволят преминаването на необходимия праг за натрупване на лед. Затова били необходими още около 25 милиона години, както и значително по-ниски нива на въглероден диоксид и глобални температури.
Промените в температурата, свързани с образуването на антарктическата ледена покривка, не били достатъчни, за да предизвикат рязко охлаждане на полярните океани около Антарктида. Това позволява на учените да обяснят едновременно двете основни загадки около появата на антарктическия леден щит – защо той се е образувал тогава и защо процесът не е довел до по-бързо замръзване на околните океани.
Как геологията създава условията за ледникови епохи
Новото проучване показва как геологията подготвя почвата за ледникови епохи. Надморската височина определя дали даден климат е достатъчно студен, за да се образува лед.
Тази концепция е важна за други климатични събития в миналото на Земята. Ако дълбокоземните процеси могат да обусловят ландшафта за образуване на лед много преди климатът да се охлади достатъчно, за да се образуват ледени покривки, те също може да са допринесли за по-ранни ледникови епохи.
Разбирането на растежа на миналите ледени покривки може да ни даде и насоки за бъдещето. Проучването показва, че условията, необходими за образуването на континентална ледена покривка, са изключително специфични и са необходими геоложки времеви рамки за създаването им.
Когато ледените покривки се топят обаче, те изчезват много по-бързо, отколкото са се образували, а веднъж загубени, те може никога да не се възстановят.
Източник: Thomas Gernon, Professor in Earth & Climate Science, University of Southampton/The Conversation
