Древната почва на Гренландия ни предупреждава за бъдещето

Преди около 400 000 години по голяма част от Гренландия е нямало лед: в северозападните възвишения на острова се е ширела тундра, огрявана от слънчевите лъчи. Данните сочат, че южната част пък е била покрита с гора от смърчове, жужащи от насекоми. Тогава нивото на световния океан е било много по-високо – между 6 и 12 метра над днешното. Навсякъде по света земите, на които днес живеят стотици милиони хора, са били под вода.

От известно време учените знаят, че ледената покривка на страната е изчезнала в по-голямата си част в определен момент през последните милиони години, но не знаят точно кога.

Сега обаче, в ново проучване в списание Science тази датата бе определена с помощта на замръзнала почва, извлечена по време на Студената война от дълбочина близо 1,5 километра.

Датата – преди около 416 000 години, като условията без лед са продължили до 14 000 години – е важна. По това време Земята и нейните ранни хора преминават през един от най-дългите междуледникови периоди, откакто преди 2,5 милиона години ледените покривки за първи път покриват високите географски ширини.

Продължителността, мащабите и последиците от това естествено затопляне могат да ни помогнат да разберем Земята, която днес създаваме за бъдещето.

Един свят, съхранен под леда

Кемп Сенчъри

През юли 1966 г. американски учени и инженери от армията на САЩ завършват шестгодишните усилия да направят сондаж през ледената покривка на Гренландия. Сондажът се провежда в Кемп Сенчъри, една от най-необичайните военни бази – тя е с ядрено захранване и се състои от поредица тунели, прокопани в ледената покривка на Гренландия.

Мястото на сондажа в северозападната част се намира на 200 километра от брега и започва с 1,4 километра лед. След като достига края на леда, екипът продължава да пробива още 4 метра в замръзналата, скалиста почва под него.

През 1969 г. анализът на леда от Кемп Сенчъри, направен от геофизика Вили Дансгаард, разкрива за първи път подробности за това как климатът на Земята се е променил драматично през последните 125 000 години. Продължителните студени ледникови периоди, когато ледът се е разширявал бързо, са отстъпвали място на топлите междуледникови периоди, когато ледът се е топял и морското равнище се е повишавало, заливайки крайбрежните райони по целия свят.

В продължение на почти 30 години учените не обръщат внимание на 4-те метра замръзнала почва. Едно проучване анализира камъчетата, за да разбере каква е основната скала под ледената покривка. Друго предполага, че замръзналата почва е съхранила доказателства за период, по-топъл от днес. Но тъй като по това време няма как да се датира материалът, малцина обръщат внимание на тези изследвания. До 90-те години на ХХ век замръзналото ядро на почвата вече е изчезнало.

Преди няколко години обаче учени от Дания откриват изгубената почва, заровена дълбоко във фризер в Копенхаген, и сформират международен екип, който да я анализира.

В най-горната проба откриват идеално запазени вкаменени растения – положително доказателство, че земята далеч под Сенчъри е била без лед в миналото – но кога?

Датиране на древни скали, клончета и пръст

Изображение: Halley Mastro/University of Vermont

От проби, взети от центъра на седиментното ядро и подготвени и анализирани на тъмно, така че да запазят качествата си откакто за последно са били излагани на слънчева светлина, екипът разбира, че ледената покривка над северозападна Гренландия – дебела днес над 1,6 километра – е изчезнала по време на продължителния естествен топъл период, известен на климатолозите като MIS 11, преди 424 000-374 000 години.

За да се определи по-точно кога се е разтопил леденият щит, ученият Тами Риттенур използва техника, известна като луминесцентно датиране.

С течение на времето минералите натрупват енергия, тъй като радиоактивни елементи като уран, торий и калий се разпадат и отделят радиация. Колкото по-дълго почвата лежи под земята, толкова повече радиация се натрупва под формата на уловени електрони.

В лабораторията специализирани инструменти измерват тези частици енергия, освободени като светлина от минералите, и след това тези измервания се използват, за да се изчисли колко дълго са били погребани зърната, тъй като последното излагане на слънчева светлина би освободило частиците енергия за последен път.

Лабораторията на Пол Бирман в Университета на Върмонт пък датира пробите, които за последен път са били близо до повърхността, по друг начин – с помощта на редки радиоактивни изотопи на алуминий и берилий.

Тези изотопи се образуват, когато космически лъчи, които произхождат далеч от нашата Слънчева система, се удрят в скалите на Земята. Всеки изотоп има различен период на полуразпад, което означава, че се разпада с различна скорост, когато е заровен.

Чрез измерването на двата изотопа в една и съща проба геологът Дрю Крист успява да определи, че топящият се лед е изложил седиментите на слънчева светлина за по-малко от 14 000 години.

Анализите на ледниковата покривка, проведени от Бенджамин Кислинг, които сега включват и новите открития, че преди 416 000 години мястото на Кемп Сентър е било без лед, показват, че ледниковата покривка на Гренландия трябва да се е свила значително тогава.

Най-малкото ръбът на леда се е оттеглил с десетки до стотици километри около голяма част от острова през този период. Водата от него от своя страна е повишила нивото на световния океан с поне 1,5 метра, а може би и с 6 в сравнение с днешното.

Предупреждения за бъдещето

Спътникова снимка на Гренландия

Древната замръзнала почва изпод леда на Гренландия предупреждава за предстоящи проблеми.

По време на междуледниковия период MIS 11 Земята е била топла и ледените покривки са били ограничени до високите географски ширини, подобно на днес. Нивото на въглероден диоксид в атмосферата се е запазило между 265 и 280 частици на милион в продължение на около 30 000 години. MIS 11 е продължил по-дълго от повечето междуледникови периоди поради влиянието на формата на земната орбита около Слънцето върху слънчевата радиация, която достига до Арктика. През тези 30 хилядолетия това ниво на въглероден диоксид е предизвикало достатъчно затопляне, за да се разтопят голяма част от ледовете на Гренландия.

Днес атмосферата ни съдържа 1,5 пъти повече въглероден диоксид, отколкото тогава – около 420 частици на милион, като концентрацията се увеличава всяка година.

Въглеродният диоксид задържа топлина и затопля планетата. Твърде голямото му количество в атмосферата повишава глобалната температура, както се наблюдава сега.

През последното десетилетие, докато емисиите продължават да се увеличават, хората преживяхме осемте най-топли години в историята. През юли 2023 г. бе отбелязана най-горещата седмица в историята. Такава топлина топи ледените покривки, а загубата на лед допълнително затопля планетата, тъй като тъмните скали поглъщат слънчевата светлина, която някога са отразявали яркобелите лед и сняг.

Дори ако утре всички спрат да изгарят изкопаеми горива, нивата на въглероден диоксид в атмосферата ще останат повишени в продължение на хиляди до десетки хиляди години. Това се дължи на факта, че той остава в почвите, растенията, океана и скалите за дълго време. Ние създаваме условия, благоприятстващи много дълъг период на затопляне, точно както по време на MIS 11.

Освен ако хората не намалят драстично концентрацията на въглероден диоксид в атмосферата, доказателствата за миналото на Гренландия предполагат до голяма степен безледно бъдеще за острова.

Всичко, което можем да направим, за да намалим въглеродните емисии и да погълнем въглерода, който вече се намира в атмосферата, ще увеличи шансовете за оцеляване на по-голяма част от ледовете на страната. Алтернативата е свят, който би могъл да прилича много на MIS 11 – или дори да е по-екстремен: топла Земя, свиващи се ледени покривки, покачващо се морско равнище и вълни, които заливат Маями, Мумбай, Индия и Италия.