Геонауки - подорож у часі у вічній мерзлоті - знання

Актуальні новини в Süddeutsche Zeitung

Панель приладів

економіка

Мюнхен

Культура

суспільство

Знання

Географії: Подорож у часі у вічній мерзлоті

Відкрити малюнок на новій сторінці

Кратер Батагайка в Якутії на аерофотознімку 2014 року. З тих пір краї значно розсипалися.

(Фото: NEFU/picture альянс/AP Photo)

За останні кілька десятиліть посеред Тайги в Якутії утворився надзвичайно глибокий кратер.
На ній можна прочитати сотні тисяч років історії клімату.
Дані також можуть бути важливими для сучасних кліматичних моделей.

Це літо 2017 року, коли геолог Томас Опель стоїть перед 55-метровою крутою стіною, що виступає в небо. Це тріщить, цівкою, гуркотить, день і ніч. Раптом гучний вибух: черговий могутній брил замерзлої землі прорвався з воріт у підземний світ, як часто називають величезний кратер Батагайки в Сибіру. Opel використовує бензопилу, щоб вирізати зі стіни квадрат шириною руки. Це небезпечне місце для роботи; ще одна земля може в будь-який час зірватися і впасти на неї. Але зразки, які він бере з льоду, дорогоцінні: вони містять осади віком тисячі років, унікальний кліматичний архів. З його допомогою дослідники сподіваються змогти краще оцінити динаміку світового клімату - щоб зробити більш точні прогнози щодо майбутніх подій.

У квітні цього року Томас Опель повернувся до таємничого кратера колапсу разом з експедиційною групою з Потсдамського відділення Інституту полярних і морських досліджень імені Альфреда Вегенера. У Сибіру ще пізня зима, вночі температура опускається до мінус 30 градусів Цельсія. У цей час року досить безпечно працювати на твердої скелі замерзлій стіні.

Незвично глибокий басейн шириною близько одного кілометра утворився лише посередині тайги за останні два-три десятиліття, поблизу містечка Батагай в Якутії. П’ять років він викликає ажіотаж у науці. Походження цього утворення спочатку було дивовижним. Потім виявилося, що колапс спричинений людьми: Коли проклали дорогу для вивчення шахти з олова, гусеничні машини котились по захисній рослинності. Як результат, на землю вічної мерзлоти проникло більше сонячної радіації; глобальне потепління зробило все інше.

Арктична вічна мерзлота вже пом’якшилась настільки, наскільки це було передбачено на кінець цього століття. Танення прискорює кліматичні зміни.

Ганно Харісій

Утворилися невеликі озера, вічна мерзлота почала танути, а лід і сніг стікали у вигляді талої води. Врешті-решт осушена земля зруйнувалась. Такі термокарстові западини не рідкість, але жоден не такий великий, як кратер Батагайка.

Коли навесні Томас Опель повернувся до Сибіру, він одразу побачив зміни

Батагайка знаходиться лише в 60 кілометрах від найхолоднішого регіону північної півкулі. Дослідники стурбовані тим, що навіть там кліматичні зміни мають такий сильний вплив. Вічна мерзлота охоплює чверть усіх масивів суші в північній півкулі; його відтавання загрожує інфраструктурі та усім засобам для існування у великих регіонах. Крім того, при розморожуванні може виділятися велика кількість сильного клімату метану, що ще більше прискорює глобальне потепління. Лише нещодавно дослідники виявили, що ґрунт вічної мерзлоти в частинах Канади пом'якшився настільки, наскільки це очікувалося лише на 2090 рік.

Коли Томас Опель оглянув кратер у Сибіру цієї весни, він відразу ж побачив величезні зміни після останнього візиту. Супутникові знімки підтвердили його враження: у деяких районах стіна щороку втрачає товщину близько 20 метрів. "Мене вразила швидкість ерозії, - каже Опель, - але і той факт, що раптом я побачив осад та лід, яким було тисячі років". Знову він зміг виграти кілька десятків зразків блоків; в даний час вони проходять обстеження в потсдамській лабораторії Інституту Альфреда Вегенера.

Варіації танення снігу

Взимку при температурі нижче мінус 40 градусів за Цельсієм замерзла земля розривається, тому що грунт вічної мерзлоти стискається в міру охолодження. Це створює вертикальні морозні щілини шириною до п’яти сантиметрів. Коли навесні сніг відтане на поверхні, тала вода проникає у отвори і негайно знову замерзає. Цей процес повторюється рік за роком, причому проміжки, як правило, знову розриваються посередині. З роками в землі росте V-подібний клин, який може мати ширину в кілька метрів і сягати в землю до 30 метрів. Наймолодші крижані жили лежать всередині клину, старші та старші до країв. Таким чином створюється екологічний архів, який може тривати сотні тисяч років тому.

Органічний матеріал проникає в щілини з водою і там зберігається: пилок, частини рослин, залишки фекалій тварин. На основі таких слідів вік крижаних жил можна визначити за допомогою вуглецевого датування. У Сибіру навряд чи є льодовики або крижані шапки, як у Гренландії, до яких ви могли б просвердлити, щоб отримати інформацію про ранній розвиток клімату.

Ось чому крижані клинки, на які можна потрапити, так важливі для дослідження. Вчені вже знайшли крижані клини віком до 60 000 років, наприклад, на півострові Биковських у східному Сибіру. Зразки крижаного клину з кратера Батагайка можуть бути значно старшими: "Вони повертаються щонайменше на 200 000 років", - каже Opel. Це означає, що лід вже пережив теплий період Еем близько 125 000 років тому, останній теплий період перед нинішнім, голоцен. На півдні Канади крижаний клин, захищений вулканічними відкладами, був навіть датований 700 000 років до нашої ери.

За тисячі років у вічномерзлих грунтах Арктики накопичилося багато ртуті. Зараз під землею тане - і токсичний метал потрапляє в харчовий ланцюг.

Від Сюзанни tотце

Томас Опель любить краєвид у Сибіру. Коли в кінці літа над тундрою там світить сонце, у нереально ясному світлі він почувається як на кінці світу. Але поїздка також варта науково: "Я можу там дослідити щось абсолютно нове, що є дуже складним і чого ми ще не до кінця розуміємо", - каже він.

Літо протягом тисячоліть ставало все прохолоднішим. А як же зими?

Попередні модельні розрахунки палеонтологів показують, що глобальні температури постійно знижувались протягом останніх 8000 років у 19 столітті. Це узгоджується із зменшенням сонячного випромінювання, яке викликане астрономічними параметрами, такими як сильніший нахил земної осі.

Це є основою гіпотези про те, що Земля насправді наближалася до нового льодовикового періоду - до того часу, поки сьогоднішнє техногенне потепління не почалося в минулому столітті. Але відомі дані вимірювань по суті показують лише літню картину. Крижані клини, навпаки, зберігають інформацію про зиму. Для того, щоб мати змогу зробити висновки про умови навколишнього середовища, Томас Опель та його колеги досліджують, як співвідношення важкого ізотопу кисню О-18 до дещо легшого О-16 змінювалося протягом тисячоліть у крижаних клинах.

Загалом, чим менше О-18 у льоду, тим холодніше було. Вперше чітко датовані зимові температури можна було визначити за сибірською вічною мерзлотою. "За останні 7000 років зими в дельті Лени стали постійно теплішими - розвиток подій, якого ми майже не бачили в жодному іншому арктичному архіві клімату", - говорить колега Opel Ханно Мейєр. До цього часу важко довести протилежний напрямок тенденції - холодніше влітку, але тепліше взимку.

Вчені поки не можуть сказати, на скільки градусів Цельсія змінюються температури, оскільки досі не існує надійного калібрування співвідношення ізотопів у крижаних клинах за температурним профілем. "Нам потрібно краще зрозуміти процес. Під якими впливами зимовий сигнал потрапляє в крижаний клин і чи закріплюється він там?" - запитує Мейер.

"Ось чому ми пильніше розглядали найновіші зміни снігу та танення снігу за останні роки". Таким чином, дослідники сподіваються, що зможуть краще інтерпретувати дані минулого - і, таким чином, отримати температурні дані, які потім можна буде включити до сучасних кліматичних моделей. Сьогоднішнє є ключем до минулого, що, в свою чергу, дозволяє прогнозувати майбутнє.