Меловые отложения рассказали о тропиках в Антарктиде

Члены полярной экспедиции PS104 стали первыми исследователями, которые смогли пробурить скважину в поперечном шельфе на западе ледника Пайн-Айленд и извлечь из нее отложения мелового периода. Керн отбирался с глубины 30 метров ниже уровня дна океана и оказался ценной находкой для седиментологического, палеоклиматологического и фитолитического анализа. Полученные данные позволили с высокой точностью смоделировать условия окружающей среды и структуру экосистемы дождевых лесов, покрывавших Антарктиду 88 миллионов лет назад. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.

Поздний Мел был одним из самых теплых периодов за последние 140 миллионов лет. Это обусловлено высоким содержанием двуокиси углекислого газа в атмосфере, составляющим в то время около 1000 ppm (нынешний уровень находится в пределах 400 ppm). Ученые не могли утверждать наверняка, что представлял собой растительный покров Антарктиды в то время и возможно ли существование полярного льда в таких условиях. Извлечение древних отложений на этом материке чрезвычайно затруднено, и таких данных было накоплено очень мало. В 2017 году на дне залива Амундсена удалось развернуть дистанционно управляемую буровую установку MARUM-Me­Bo70 и добраться до глубины на 30,7 метров ниже морского дна, с которой был извлечен керн с меловыми отложениями.

Иоганн Клагес (Johann P. Klages) и его коллеги исследовали керн с помощью компьютерной томографии и ряда других методов, которые позволили установить минералогический состав отложений и их стратификацию, а также определить виды растений по их окаменелым корням и образцам пыльцы.

Ученые пришли к выводу, что экосистема западной части Антарктиды была очень развитой и представляла собой умеренный тропический хвойный лес, окруженный обширными речными системами. Была обнаружена пыльца хвойных деревьев семейства Podocarpaceae и Araucariaceae и большого количества папоротников, в том числе древовидных из рода Cyathea. Также были найдены фитолиты покрытосеменных растений из рода Beauprea. Пресные водоемы в этом дождевом лесу были заселены цианобактериальными матами, а низменности заполнялись временными торфяными болотами.

Климат был умеренным, но достаточно теплым, чтобы обеспечить существование тропических лесов в 900 километрах от Южного полюса. Среднегодовая температура составляла 13 градусов Цельсия, а средняя температура самого теплого летнего месяца достигала 18,5 градусов Цельсия. Ежегодно в этой местности выпадало около 1120 миллиметров осадков.

Столь мягкий климат на высокой широте, где в году более четырех месяцев продолжается полярная ночь, требует сочетания двух факторов — повышенной концентрации углекислого газа в атмосфере и густого растительного покрова. Плотная растительность приводит к снижению альбедо и высокому поглощению солнечной энергии. Это исключает существование морского и материкового ледяного покрова в Антарктиде и вокруг нее в позднем меловом периоде. Специалисты настаивают на том, что нельзя недооценивать вклад льда в текущее состояние климата, и важно корректно учитывать его влияние при моделировании. Существующий Антарктический ледяной щит связан с климатической системой по принципу положительной обратной связи: чем больше его размеры, тем сильнее он отражает солнечное излучение и охлаждает атмосферу. Это приводит к его дальнейшему росту. Таяние льдов Антарктики приведет к обратному эффекту: альбедо и отражение лучей снизятся, и на фоне этого продолжится таяние щита.

Палеоклиматические исследования показали, что нынешняя концентрация углекислого газа в атмосфере побила рекорд за последние 3 миллиона лет. Ранее был опубликована наша статья «Зеленая Антарктида», где рассказывается о коллекциях ископаемых растений и животных, обитавших на континенте в прошлом.

Марина Попова