Брайан Фаган - Археология. В начале

Рис. 12.4. Глубоководный керн, служащий стандартным эталоном для последних 780 000 лет, взят на Соломоновом плато в юго-западной части Тихого океана. Явление Матияма-Брюнхес произошло на глубине 11,9 метра. Выше него по пилообразной кривой идентифицируют по крайней мере восемь полных ледниковых (гляционных) и межледниковых (интергляционных) циклов

Один из самых подробных глубоководных кернов получен в бассейне Кариока у Карибского побережья Венесуэлы. Самые верхние 5,5 метра из 170-метрового Карибского керна охватывают последние 14 000 лет, при этом скорость осаждения составляет около 30 сантиметров на 1000 лет. Четкость осаждения Кариока была настолько точной, что рентгенофлуоресцентный сканер мог считывать замеры основных концентраций титана с промежутком в 2 мм, что соответствует интервалам всего в 4 года. Концентрации титана отражают величину почвенных отложений, впадающих в бассейн Кариока, и, таким образом, дают последовательность изменений речного потока и колебания величины атмосферных осадков во времени. Высокая концентрация говорит об осадках, маленькая — о сухих условиях. Поскольку засушливые состояния в Южной Америке обычно связаны с процессами, происходящими в течении Эль-Ниньо, то колебания титана являются точным отражением не только засухи, но и состояния Эль-Ниньо. Керн Кариока пролил свет на крушение древней цивилизации майя в южных долинах Центральной Америки после VIII века н. э. Исключительная четкость в керне говорит о серии из четырех сильных засух приблизительно в 760, 810, 860 и 910 годах н. э., последняя из них продолжалась около шести лет, промежутки между ними составляли 40–47 лет. Эти показания совпадают с цифрами, полученными при исследовании озерных кернов в землях майя, — по этим данным интервалы составляли 50 лет (Хог — Haug et al., 2003).

Глубоколедниковые керны являются эквивалентами донных кернов, но они создают иные проблемы интерпретации. Палеоклиматологи провели глубокие бурения во льдах Гренландии, Антарктики, в горных ледниках и ледяных шапках Китая и Перу, разделенных между собой огромными расстояниями. Многие из проблем интерпретации вращаются вокруг сложного процесса, при котором слои ежегодно выпадающего снега погружаются глубже и глубже в ледник, пока не спрессовываются в итоге в лед. Ученым пришлось изучить различные текстуры летнего и зимнего льда, с тем чтобы составить отчеты об осадках за длительное время, уходящие глубоко в геологическое время. Для того чтобы оценить изменения льда во времени, они также используют различные индикаторы температур, такие как содержание двуокиси углерода и метана, а также другие химические свойства льда. Изменения в выпадении снега особенно важны, так как они являются свидетельством скорости потепления и охлаждения при неожиданных климатических изменениях. Исследователи теперь умеют читать ледниковые керны, как древесные кольца, при хорошем разрешении до 12 000 лет назад, точность улучшается и до 40 000 лет. Ледниковые керны оказались особенно полезными не столько для изучения долговременных климатических колебаний во время ледникового периода, сколько для изучения кратких эпизодов потепления и похолодания, которые случались посередине оледенений, что имело значительное влияние на человечество. Например, ученые полагают, что во время ледникового периода, приблизительно 25 000—35 000 лет назад, во время относительно теплых коротких периодов времени, в Западной Европе имели место взрывы деятельности человека (Ван Андель — van Andel, 1997).

Ледниковые керны обнаруживают сложные климатические изменения, в том числе те длительные изменения, случившиеся в результате цикличности орбиты в 100 000 лет и 23 000 года. Гренландские керны позволяют заглянуть в прошлое на 150 000 лет назад, дав сведения о двух ледниковых (гляционных) и межледниковых (интергляционных) циклах. Те же керны отмечают быстрое потепление в период между 15 000 и 10 000 лет назад и о многочисленных незначительных сдвигов с тех пор (Элей — Alley, 2000).

В 2000-м году на российской станции «Восток» международная научная экспедиция закончила бурение самого глубокого керна на глубину 3623 метра сквозь Антарктический ледниковой панцирь. Бурение прекратилось в 120 метрах от обширного подледного озера из-за угрозы загрязнения его жидкостями, используемыми при бурении (Петит и другие — Petit and others, 1999). Керн со станции «Восток» уносит на 420 000 лет назад, во время которых было четыре перехода от ледниковых к теплым периодам. Эти сдвиги происходили циклически, через интервалы в 100 000 лет, первый был 335 000 лет назад, затем 245 000, 135 000 и 18 000 лет назад. Кажется, что имеют место две периодичности, первая — приблизительно в 100 000 лет и другая в 41 000 лет. Вместе они соответствуют давно выдвинутой теории о том, что изменения в орбитальных параметрах Земли — эксцентричности, наклонении (obliquity) и прецессии (precession) орбиты — вызывают изменения интенсивности и распределения солнечного излучения. Это, в свою очередь, вызывает естественные крупномасштабные климатические изменения (рис. 12.5).

Рис. 12.5. Климатические изменения за последние 420 000 лет, полученные с помощью ледникового керна на станции «Восток» в Антарктике

Гренландский керн и керн со станции «Восток» также свидетельствуют об основных изменениях концентрации в атмосфере основных тепличных газов — двуокиси углерода и метана. Все четыре перехода от периодов оледенения к потеплению, зарегистрированные на станции «Восток», сопровождались повышением содержания атмосферного углекислого газа CO2 от приблизительно 180 частиц на миллион по объему до 300. (В настоящее время этот уровень с учетом деятельности человека, вызывающей потепление, составляет 365 частиц на миллион.) В то же самое время уровень атмосферного метана CH4 увеличивался с приблизительно 320–350 частиц на миллиард до 650–770 частиц на миллиард. Почему уровень CO2 во время этих четырех переходов увеличивался так быстро — неизвестно, но многие специалисты считают, что ключевую роль в атмосферных изменениях играют поверхностные температуры Южного океана. Гренландские ледниковые керны ясно показывают, что изменения уровней содержания CH4 совпадают с основными температурными изменениями в Северном полушарии.

Если эти связи корректны, то тогда мы можем разделить события, произошедшие не только в начале голоцена, но также и в более ранние периоды переходов. Во-первых, изменения орбитальных параметров Земли вызвали окончание периода оледенения. Далее, увеличение содержания парниковых газов усилило слабый орбитальный сигнал. По мере продолжения переходного периода, уменьшающееся из-за быстрого таяния обширных ледниковых панцирей в Северном полушарии альбедо (солнечное отражение) усиливало скорость глобального потепления.