Почему Антарктида покрылась льдом на миллионы лет раньше Арктики — причем в эпоху, когда Земля была примерно на 5 °C теплее, чем сегодня? Этот вопрос вот уже много лет считается одной из главных загадок климатологии.
Сегодня Восточно-Антарктический ледниковый щит — крупнейший на планете. В нем заключено столько льда, что его полное таяние подняло бы уровень мирового океана примерно на 52 метра. Но как такой массив мог сформироваться в относительно теплом климате древней Земли?
Международная команда специалистов во главе с геологами Университета Саутгемптона с помощью компьютерного моделирования реконструировала историю ландшафта Восточной Антарктиды за последние 100 миллионов лет. Выяснилось, что при расхождении Антарктиды и Африки в юрском периоде в недрах Земли запустились мощные процессы: под континентом начали распространяться так называемые «волны мантии». Эти медленные колебания горячего вещества мантии, как показала ранее та же группа ученых, способны вызывать подъем больших участков суши и даже извержения редких «алмазных» вулканов.
Пройдя под Восточной Антарктидой, волны мантии постепенно приподняли обширное плато и сформировали горный массив Гамбурцева — сегодня он полностью скрыт под толщей льда. «Поверхность Антарктиды постепенно поднималась до высот, где лед мог закрепиться, даже если окружающие океаны и глобальные температуры оставались довольно теплыми», объясняет руководитель работы профессор Томас Гернон.
Модели показывают, что уже около 45 миллионов лет назад значительная часть Восточной Антарктиды поднялась выше критической отметки примерно в 2 километра — высоты, где могут образовываться и расти горные ледники. К моменту начала оледенения, около 34 миллионов лет назад, почти половина гор Гамбурцева уже превышала эту отметку. «Небольшое увеличение высоты горной цепи может означать разницу между снегом, который тает каждое лето, и снегом, который переживает лето и накапливается из года в год», подчеркивает соавтор работы Гай Пэксман из Даремского университета. Температура воздуха в среднем падает до 1 на каждые 100 метров высоты, так что рельеф напрямую повышает шансы льда выжить.
Как только ледяной щит начал разрастаться, включились климатические обратные связи. Белая поверхность льда отражала больше солнечного света обратно в космос (так называемый альбедо эффект), дополнительно охлаждая регион и, по оценкам, понижая глобальную температуру примерно на 1 . Более холодный воздух удерживает меньше водяного пара — важного парникового газа, — и это еще сильнее ослабляло «теплое одеяло» вокруг планеты. «Вместе эти процессы позволили антарктическому льду распространиться с гор на весь континент, вплоть до побережья», поясняет климатофизик Филип Гудвин.
Работа также объясняет асимметрию между полюсами: Антарктида покрылась льдом около 34 миллионов лет назад, тогда как крупные ледники Северного полушария появились лишь за последние 5 миллионов лет. Уровень углекислого газа действительно снижался глобально, но северные материки оставались ниже по высоте и потому долгое время были слишком теплыми для устойчивого оледенения. Открытие ученых важно не только для понимания древних ледниковых эпох, но и для оценки будущих «точек невозврата» в климатической системе.
