Лед возрастом 2,7 млн лет раскрыл особенности климата Земли в далеком прошлом



    Несколько дней назад группа ученых рассказала об интереснейшем открытии: в Антарктике удалось получить образец льда, возраст которого по оценкам гляциологов достигает 2,7 млн лет. Это на целых 1,7 млн лет больше предыдущего рекорда. Ценность этого льда в том, что он представляет собой законсервированный образец воды и газов, по которым можно понять, какие климатические условия были на Земле в ее прошлом. Вмерзшие в лед пузырьки газа помогают ученым определить состав атмосферы, существовавшей на планете миллионы лет назад. Именно тогда, около трех миллионов лет назад, случилось нечто, что способствовало наступлению льдов и общему похолоданию климата.

    Ценность этого образца просто невероятная, считает Девид Шустер, геохимик Калифорнийского университета, Беркли. «Это единственный образец древней атмосферы Земли, который у нас сейчас есть», — заявил ученый. Это действительно так, плюс получение пробы льда такого возраста сопряжено с рядом чисто технологических трудностей: скважина должна быть очень глубокой, а бурить приходится в экстремальных условиях. Плюс древний лед найти довольно трудно, требуется тщательный анализ ледников в разных регионах Антарктики.

    Специалисты уже успели проанализировать воздух из вмерзших в лед пузырьков. Как оказалось, содержание углекислого газа 2,7 миллиона лет назад составляло около 300 частей на миллион, что значительно ниже текущего показателя. По мнению ряда климатологов именно относительно низкое содержание углекислого газа в атмосфере Земли способствовало наступлению похолодания. Ранее состав атмосферы определялся по ископаемым останкам животных и растений. Но это очень неточный анализ, который, к слову, показывал более высокое содержание диоксида углерода в атмосфере, чем было определено сейчас.

    Понятно, что полученные результаты нуждаются в перепроверке. Но если они справедливы, то ученым придется перестраивать некоторые параметры палеоклиматических моделей. То, что ученые обнаружили настолько древний образец льда, говорит о том, что в будущем возможны похожие открытия, может быть, ученым удастся найти еще более старые образцы. В итоге специалисты смогут построить более точные палеоклиматические модели, чем те, что существуют сейчас. Кроме того, в некоторых случаях климатологи и их коллеги затрудняются сказать, каков был состав атмосферы миллионы лет назад.

    Образцы льда ученые предпочитают отбирать в Гренландии и Антарктике. Обычно для получения действительно древних проб нужно бурить в регионах, где лед аккумулируется в течение продолжительного времени. В этом случае изменение климата можно отслеживать по слоям, как по годичным кольцам дерева отслеживают условия, в которых это дерево произрастало. Только годы здесь не отследить, а вот тысячелетия — без проблем. В случае льда ученые проводят еще и анализ включенных в лед газов и самого льда, точнее, воды. На данный момент самым старым образцом считался лед, поднятый со дна скважины в Антарктике в 2004 году.

    Древний лед был обнаружен в Восточной Антарктике, в 200 км от станции Мак-Мердо. Это крупнейшее поселение, порт, транспортный узел и исследовательский центр в Антарктике. Принадлежит Антарктической программе США, но обслуживает также станции и исследовательские программы других государств. В этом регионе есть залежи так называемого голубого (или синего) льда, который составляет всего 1% от общего объема льдов в Антарктике. Образуется он в результате сжатия выпавшего снега, который становится частью льда, на котором находится. При спрессовывании во льду остаются пузырьки газов, кристаллы льда увеличиваются, что придает льду голубой или даже синий цвет.

    Вскоре ученые сделают новую попытку прорваться в прошлое Земли при помощи замерзшей воды. На этот раз они надеются получить пробу льда возрастом в 5 млн лет, когда концентрация углекислого газа, как считается, была выше 300 частей на миллион. По мнению некоторых специалистов, лед в Антарктике начал образовываться около 30 млн лет назад (в некоторых регионах). Вероятно, настолько древние образцы найти не удастся, поскольку лед вряд ли оставался неизменным все эти десятки миллионов лет. Но лед возрастом в 3-5 млн лет, вероятно, можно найти.
    Метки:
    Поделиться публикацией
    Комментарии 28
    • 0
      Интересно, насколько велика диффузия газов, составляющих воздух, через лёд?
      И как именно они её учитывали на таких гигантских масштабах времени…
      • +3

        Учитывая, что лед — плотная кристаллическая структура из относительно мелких молекул H2O, диффузия того же CO2 не должна быть существенной, чтобы серьезно повлиять на расчеты.

        • 0
          Учитывая, что миллион лет — очень большой срок, считаться с ней все равно стоило бы. Наверное. Я просто вспомнил, что где-то тут недавно упоминались исследования диффузии газов через вечную мерзлоту. И, насколько я понял, там речь о вполне человеческих масштабах времени. Это, конечно, не чистый лед, но и сроки иные. В общем, вопрос не выглядит для меня столь очевидным.
          • 0
            Жаль, что не получится таким образом выяснить содержание кислорода и давление атмосферы, т.к. молекулы О2 относительно малы и давно диффундировали. Есть гипотезы, что большие размеры доисторических существ были возможны из-за более высокого уровня кислорода и (или) более высокого давления. Так ли, эдак ли, при более высоком парциальном давлении окислительные процессы могут быть интенсивней, соответственно живая масса существ может быть больше.
        • 0
          Думаю не больше чем в любой другой кристаллической структуре. Мне сложно представить, чтобы даже за такое длительное время изменился состав газа в пузырьках на столько, чтобы какие-то поправки делать.
          • +1
            Это ж не монокристалл. Вот, например, про морской лед.
            Показано, что поток СО2 через лед толщиной 15 см составляет более 30% величины потока газа через морскую поверхность, свободную ото льда.
            • +3
              Морской лёд пористый из-за включений соли, а пресный и сжатый давлением на километровых глубинах — гораздо ближе к монокристаллу.
              • 0
                Разумеется они отличаются, но это переводит разговор в другую плоскость. То есть, речь не о принципиальной невозможности процесса, а том, достаточно ли он медленный для обеспечения консервациии — лед же не сразу спресованным образуется. Сколько времени копится слой (для прекращения диффузии) значимой толщины? Какая будет скорость диффузии в этот период? К сожалению я не нашел данных по ледникам.
                • +1
                  А вы не думали что это тоже учитывается в исследовании?
                  • 0
                    Я вообще не делаю выводов об этом, а просто рассуждаю в контексте первого комментария ветки и ответов на него.

                    Лично мне очень хочется думать, что учитывали так или иначе. И скорее всего, так и есть. С другой стороны, я не представляю, как можно учесть это достаточно точно без знания параметров внешней среды — ведь именно их мы хотим получить по данным из льда.

                    В общем, моя основная мысль была в том, что все не так очевидно. При этом для каикх-то серьезных заключений у меня не достаточно квалификации в этой области.
                  • +2
                    Сколько времени копится слой (для прекращения диффузии) значимой толщины?

                    Десятки лет (местами порядка ста лет) — десятки метров
                    http://www.pnas.org/content/94/16/8343.full.pdf "Gases in ice cores" (Proc. Natl. Acad. Sci. USA. Vol. 94, pp. 8343–8349, August 1997)


                    Тут на стр.2 есть сравнение данных по CO2 1960-1980 полученных из льда и непосредственными измерениями https://www.climatescience.cam.ac.uk/docs/icecoreco2.pdf


                    The enclosure process does impose a natural temporal resolution on measurements: firstly because the firn air at the close‐off depth is a diffusive mixture of air that was last at the surface up to a few decades earlier, and secondly because bubbles close over a range of depths (typically a 10 m range).  
                    That means that at sites with the highest snowfall rates (e.g. Law Dome, Antarctica), there is a natural resolution of order 10 years, while at sites with very low snowfall (e.g. Dome C), the natural resolution is several hundred years

                    A correction does have to be made for what happens in the firn column.  This is a diffusive column of air, and a small gravitational fractionation of gases occurs in that column.  This imposes an enrichment of about 0.5% for CO2 (molecular weight 44) compared to N2 (molecular weight 28).  This can be corrected for, either using theory (based on the height of the diffusive column), or using the relative fractionation of 15N‐N relative to 14N‐N to scale the fractionation.  Such a correction (amounting to 1‐2 ppmv for CO2) is normally applied to ice core data.
                    In summary, accurate CO2 data require careful measurement techniques, and any issues that have arisen have been thoroughly investigated over the last 20 years or more to ensure that the data can be considered accurate to within 1‐2% at worst

                    http://digitalcommons.library.umaine.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1023&context=ers_facpub


                    From the best-fit calculation, the permeation coefficient of CO2 (the product of the diffusion constant and the solubility) in ice is ~ 4 x 10^–21 m^–1 s^–1 mol Pa^ –1 at –23 C (time-averaged temperature) as seen in Figure 4.
              • +1
                Как раз должно быть на порядки больше, чем у большинства других кристаллических структур, потому что температура у льда намного ближе к точке плавления (и, соответственно, ниже потенциальный барьер).
            • +8
              При спрессовывании во льду остаются пузырьки газов, кристаллы льда увеличиваются, что придает льду голубой или даже синий цвет.

              Не мог понять как пузырьки воздуха делают лёд синим.

              Всё прояснилось после посещения приведённой ссылки на wiki:
              Blue ice occurs when snow falls on a glacier, is compressed, and becomes part of the glacier. Air bubbles are squeezed out and ice crystals enlarge, making the ice appear blue.

              squeezed out — выдавливаются.
              • 0
                Интересно, а до озера Восток — в итоге пробурили скважину? Какое сейчас там состояние?
                • +1

                  Пробурили в 2012-ом. Глубина 3769,3м

                  • +6
                    И есть какие-то открытия? Я помню — обсуждались вопросы: есть ли там жизнь, и если да — то какая она в замкнутой экосистеме возрастом в несколько миллионов лет. Помню, еще обсуждалось, что могут быть трещины во льду, из-за чего туда может проникать существующая атмосфера и микроорганизмы, и отличий с открытой экосистемой нет. До чего добурились то? :)
                    • +1

                      Некоторая информация по этому поводу есть в википедии.

                      • +2
                        Похоже что с 2015 года больше ничего не бурили.
                        Вот тут говорится, что во взятых пробах нашли какие-то следы говорящие о том, что существование ранее неизвестных микробов в озере возможно:
                        Finally, the results of current studies of
                        Lake Vostok frozen water samples are presented,
                        with the focus on the discovery of another unknown
                        bacterial phylotype w123-10 distantly related to the
                        above-mentioned unknown phylotype AF532061
                        detected in Vostok accretion ice, both successfully
                        passing all possible controls for contamination. The
                        use of clean-room facilities and the establishment
                        of a contaminant library are considered to be
                        prerequisites for research on microorganisms
                        from Lake Vostok. It seems that not yet recorded
                        microbial life could exist within the Lake Vostok water body.

                        Но в то же время сказано, что методы, которые применялись для бурения в 2012 и 2015 годах, не позволяют в принципе получить чистый образец. Так что, пока не придумают что-то новое, бессмысленно производить ещё одно бурение:
                        However, despite the fact that the Russians were the first to enter a subglacial Antarctic lake at
                        such a great depth (3769 m) and were able to perform the lake entry twice, the drilling technology
                        used (electromechanical drill along with kerosene drilling fluid with the use of foranes (namely
                        Freon 141B, 1,1-dichloro-1-fluoroethane, as densifier)) proved to be inappropriate to collect
                        liquid water in general and clean samples in particular. More technological developments are
                        needed to face such a challenge, including the development of sophisticated systems consisting
                        of well-sealed transport modules preventing the contamination of in-module-encapsulated
                        devices/samplers with the drilling fluid [11] as well as the use of thermal drilling just before
                        the next lake entry, which is now under discussion.

                        • 0

                          В том-то и дело, когда наши пробурили лёд до озера Восток, уже тогда они провели исследование воды и льда, и сделали вывод о большем содержании кислорода в атмосфере в те времена. Именно из-за большого содержания кислорода в озере Восток невозможна развитая жизнь, слишком кислая среда.


                          А то что нам тут подают за новость на самом деле уже давно не новость.

                          • 0
                            Такое ощущение что тебя в Гугле забанили. Почитай на ВИКИ пробурили и не один раз.
                            Нашли бактерии.
                      • 0
                        *пошел пересматривать «72 градуса ниже нуля»
                        • –1
                          В статье не хватает комментариев либертанианцев-криптоклиматологов, с их бесконечным нытьём «не верю, вы всё врёти!»
                          • +1
                            По ссылке написано, что 200 лет назад содержания углекислого газа было 280 на миллион.

                            В статье говорится:
                            По мнению ряда климатологов именно относительно низкое содержание углекислого газа в атмосфере Земли способствовало наступлению похолодания.

                            Можно ли это понимать так, что повышением CO2 до 400 на миллион мы помешали наступлению очередного мега-похолодания?
                            • 0
                              Можно. В «Сумме технологий» Лем затрагивал эту тему, правда не помню, его ли это были мысли, или цитата из другой книги.
                              • 0
                                а ещё может быть наоборот — снижение температуры поверхностного слоя воды мирового океана привело в к повышению растворимости газов в воде, в основном, углекислого, что вызвало снижение его содержания в атмосфере
                              • +1
                                Вот почему в американском секторе Антарктики, и лёд старше и пузырьки голубее?
                                • –2

                                  Мне кажется, у меня в морозилке лед древнее этого.

                                  • 0
                                    Они что, секретные материалы не смотрели?!

                                    Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.