Бурение морского дна под самым мощным океанским течением Земли

Антарктическое циркумполярное течение (АЦТ) — самое мощное и, возможно, важнейшее на планете. Это единственное течение, которое полностью огибает земной шар, не отклоняясь материками, перенося до 150 объемов всех рек мира по часовой стрелке вокруг замерзшего континента. Оно соединяет все другие океаны и, как считается, играет ключевую роль в регулировании естественных климатических колебаний, неоднократно охватывавших Землю на протяжении миллионов лет. Однако о его работе, включая реакцию на вызванное человеком изменение климата, известно еще не всё.

В этом месяце около 30 ученых из 13 стран начнут изучать прошлую динамику течения, буря морское дно в одних из самых удаленных морских регионов планеты. Они отправятся 20 мая из Пунта-Аренас, Чили, на судне JOIDES Resolution, чтобы начать Экспедицию 383 Международной программы открытий океана (IODP). IODP — это сотрудничество ученых со всего мира, изучающих историю Земли, записанную в осадках и породах под океанским дном.

«Это действительно ключевой элемент мировой климатической системы, поскольку здесь происходит огромный обмен теплом и углеродом между океаном и атмосферой, — сказала со-руководитель экспедиции Гизела Винклер, геохимик и палеоклиматолог из обсерватории Земли Ламонт-Доэрти Колумбийского университета. — Мы должны узнать, как ветры, океан и антарктический ледяной щит реагировали на потепление в прошлом. Это поможет понять, что они могут сделать в будущем».

Антарктическое циркумполярное течение — это сложный набор потоков. Его ответвления выносят огромные количества долго хранившегося углекислого газа, питательных веществ и тепла из глубины океана. Взаимодействие с воздухом и солнечным светом может вызывать масштабное цветение фитопланктона, часть которого оседает обратно в глубины. Но часть CO₂ также возвращается в атмосферу. Баланс между этими и другими процессами может меняться со временем, что, в свою очередь, влияет на содержание CO₂ в атмосфере и температуру планеты. Считается, что АЦТ помогает хранить больше CO₂ в океане в холодные периоды и меньше — в теплые. Теперь, когда мы вступаем в искусственно теплый период, вызванный антропогенными выбросами CO₂, как отреагирует АЦТ? Смягчит ли оно потепление или усилит его?

Чтобы исследовать прошлое, ученые пробурят отложения, залегающие на глубинах от 1000 до 5100 метров под поверхностью моря, и поднимут керны длиной до 500 метров. Первые, более мелководные керны будут взяты на континентальном шельфе у южного побережья Чили, где АЦТ проходит через относительно узкий пролив Дрейка между Южной Америкой и Антарктическим полуостровом. Последующие керны будут отобраны в юго-восточной части Тихого океана, вблизи океанического полюса недоступности (также известного как точка Немо) — места в океане, наиболее удаленного от любой суши (более 1000 миль в любом направлении).

Ожидается, что керны будут содержать раковины микроскопических существ, которые умирали и опускались на дно вплоть до 8 миллионов лет назад. Они хранят информацию о древней температуре воды, продуктивности планктона, концентрации питательных веществ и других показателях, которые помогут отследить изменения силы и других характеристик АЦТ. Некоторые керны из юго-восточной части Тихого океана также могут содержать обломочный материал, соскобленный ледниками Антарктиды, вынесенный в море айсбергами и отложившийся на дне при их таянии. Изменения в таком материале со временем позволят исследователям увидеть, как ледяной щит реагировал на холодные и теплые колебания, связанные с АЦТ.

«Экспедиция предоставит важную информацию для более точного прогнозирования скорости и масштабов будущего глобального изменения климата, связанного с ростом уровня углекислого газа в атмосфере», — сказал Джейми Аллен, руководитель программы в Отделении океанологических наук Национального научного фонда США, который поддерживает IODP.