Пре око 12.000 година последње ледено доба се приближило крају. Глобалне температуре су порасле, почео је рани холоцен, а људске заједнице су се постепено померале ка трајнијим насељима. Нова студија објављена у Натуре Геосциенце наглашава како је Јужни океан око Антарктика помогао у покретању ове велике климатске транзиције.
Истраживачки тим, предвођен др Хуанг Хуангом из Лаошан Лабораторије у Кингдау, укључујући геохемичара др Маркуса Гутјахра из ГЕОМАР-а, кренуо је да реконструише колико се далеко Антарктичка дна вода (ААБВ) протезала кроз Јужни океан у последњих 32.000 година.
„Желели смо да разумемо како се утицај Антарктичке доње воде, најхладније и најгушће водене масе у глобалном океану, променио током последње деглацијације и какву је улогу имала у глобалном циклусу угљеника“, каже Хуанг, који је докторирао на ГЕОМАР-у 2019. и сада ради као научник у Кингдау, Кина.
Језгра седимената и хемијски отисци прстију у дубоком мору
Да би се позабавили овим питањем, научници су испитали девет седиментних језгара прикупљених из атлантског и индијског сектора Јужног океана. Језгра су дошла из дубине воде између око 2.200 и 5.000 метара и са локација широко распрострањених широм региона. Анализом изотопског састава неодимијума у траговима сачуваног у седиментима, који одражава хемију околне морске воде, могли су да реконструишу како се вода Антарктичког дна мењала кроз време на скали од десетина хиљада година.
„Растворен неодимијум и његов изотопски отисак прста у морској води су одлични показатељи порекла дубоководних маса“, објашњава др Маркус Гутјахр. „У ранијим студијама приметили смо да је неодимијумски потпис у дубоком јужном Атлантику достигао свој савремени састав тек пре око 12.000 година. Међутим, седименти из последњег леденог доба показали су вредности које се данас не налазе нигде у Јужном океану. У почетку смо мислили да је метода погрешна или да нешто није у реду са седиментним језгром. Питање је био сигнал: Шта је такво право? потпис може да се развије само када дубока вода остаје скоро непомична током дужих периода, бентошки токови – хемијски инпути са морског дна – доминирају изотопским отиском у морским седиментима.
Стагнирајуће дубоке воде, складиштење угљеника и последње ледено доба
Током последњег леденог доба, хладна и веома густа дубока вода која се тренутно формира око Антарктика није се ширила тако широко као данас. Уместо тога, већи део дубоког Јужног океана био је испуњен водама богатим угљеником које потичу из Пацифика, глацијалног претходника данашње циркумполарне дубоке воде (ЦДВ). У студији, ЦДВ је описан као богат угљеником јер циркулише у дубоком океану током дугог периода са ограниченим контактом са површином. Ова изолација је омогућила да велике количине раствореног угљеника остану закључане у дубоком океану, помажући да се нивои ЦО2 у атмосфери одрже релативно ниским.
Како се Земља загрејала и ледени покривачи повукли пре отприлике 18.000 до 10.000 година, запремина дна Антарктика се повећала у две јасне фазе. Ове фазе експанзије догодиле су се у исто време када и познати догађаји загревања на Антарктику. Са више вертикалног мешања у Јужном океану, дубоке воде које су складиштиле угљеник током дужег периода приближиле су се површини, омогућавајући том угљенику да побегне у атмосферу.
„Ширење ААБВ-а је повезано са неколико процеса“, објашњава Гутјахр. „Загревање око Антарктика смањило је покривач морског леда, што је довело до тога да више отопљене воде улази у Јужни океан. Антарктичко дно воде формирано током овог прелазног климатског периода имало је нижу густину због смањеног салинитета. Овај касни глацијални ААБВ је био у стању да се шири даље кроз Јужни океан, дестабилизујући постојећу структуру водене масе између дубоке размјене воде и површине воде.“
Раније су многи научници претпостављали да су промене у северном Атлантику, посебно формирање северноатлантске дубоке воде (НАДВ), биле главни покретачи промена у дубокој циркулацији у јужном Атлантику. Нови резултати сугеришу да је овај северни утицај био ограниченији него што се раније мислило. Уместо тога, чини се да је замена глацијалне, угљеником богате дубоководне масе новоформираном Антарктичком доњом водом била кључна за пораст атмосферског ЦО2 пред крај последњег леденог доба.
Топлина Јужног океана, губитак антарктичког леда и данашња клима
„Поређења са прошлошћу су увек несавршена“, каже Гутјахр, „али на крају се своди на то колико енергије има у систему. Ако разумемо како је океан реаговао на загревање у прошлости, можемо боље да схватимо шта се дешава данас док се антарктичке ледене полице настављају топити.“
Због своје огромне величине и јединствене циркулације, Јужни океан игра главну улогу у контроли глобалне климе. Током протеклих 50 година, воде дубље од око 1.000 метара око Антарктика загрејале су се знатно брже од већине остатка светских океана. Да би открили како ово брзо загревање дубоког океана утиче на способност океана да апсорбује и ослобађа угљен-диоксид, научници морају да прате физичке и биогеохемијске промене током дугог временског периода и да их уграде у климатске моделе.
„Желим да правилно разумем савремени океан како бих протумачио сигнале из прошлости“, каже Гутјахр. „Ако можемо да пратимо како се Антарктичка дна вода променила у последњих неколико хиљада година, можемо прецизније проценити колико брзо би Антарктички ледени покривач могао наставити да губи масу у будућности.
Палеоклиматски подаци добијени из језгара седимената су неопходни за ово, нудећи увид у прошле климе које су биле топлије него данас и помажу у побољшању пројекција будућих климатских промена.
