Профессор утверждает, что мантия Земли влияет на долгосрочные оценки повышения уровня моря

От Вирджинии до Флориды тянется доисторическая береговая линия, которая в некоторых местах находится более чем на 85 метров (280 футов) выше современного уровня моря. Она была создана волнами более 3 миллионов лет назад и считалась свидетельством более высокого уровня моря из-за таяния ледников. Однако новое исследование с участием Роберта Моухи из Сиракузского университета показывает, что эта линия поднялась более чем на 64 метра (210 футов), а значит, растаяло меньше льда, чем предполагалось ранее.

Не менее важно то, что эта линия не плоская, как должна была бы быть, а искажена, отражая движение материала мантии Земли.

Это важная новость для учёных, использующих древние береговые линии для прогноза будущего повышения уровня моря, и предостережение для тех, кто изучает изменения уровня моря, опираясь почти исключительно на циклы наступления и отступления ледников.

«Три миллиона лет назад средняя глобальная температура была на два-три градуса Цельсия выше, а количество углекислого газа в атмосфере было сравнимо с сегодняшним, — говорит Моуха, соавтор статьи в журнале Science от 15 мая. — Если мы сможем оценить высоту моря 3 миллиона лет назад, мы сможем связать это с количеством растаявшего ледникового покрова. Этот период также служит окном в то, чего мы можем ожидать в будущем».

Моуха и его коллеги под руководством Дэвида Роули из Чикагского университета использовали компьютерное моделирование, чтобы определить, что именно растаяло в тот межледниковый период. Хотя данные указывают на Гренландию, Западную Антарктиду и обширный Восточно-Антарктический ледниковый щит, новое понимание поднятия береговой линии (Orangeburg Scarp) предполагает, что Восточная Антарктида растаяла частично или не растаяла вовсе. «Это меньше, чем подразумевали предыдущие оценки», — говорит ведущий автор Роули.

Результаты Моухи показывают, что неровная береговая линия могла быть вызвана взаимодействием между поверхностью Земли и её мантией — процессом, известным как динамическая топография. Моделирование предполагает, что линия могла сместиться на 60 метров (196 футов). Модель также учитывает другие эффекты, такие как накопление морских отложений и отступление ледников.

«Динамическая топография — очень важный фактор эволюции поверхности Земли, — говорит Роули. — Эта работа демонстрирует, что даже мелкомасштабные черты рельефа, долгое время считавшиеся независимыми от влияния мантии, отражают её вклад».

Ключевой момент в аргументации Моухи — факт, что вязкая мантия течёт повсюду и постоянно. В результате почти невозможно найти «стабильные реперные точки» на поверхности Земли для точного измерения глобального повышения уровня моря. «Если ошибочно предположить, что какой-то край является стабильной системой отсчёта, в то время как он фактически опустился, это приведёт к завышению оценки подъёма уровня моря и, в конечном счёте, объёма растаявшего ледникового щита», — поясняет Моуха.

Другой важный фактор — размер ледникового щита. Джерри Митровица из Гарвардского университета, также соавтор статьи, отмечает, что те же мантийные процессы, что двигают тектонические плиты, деформируют и высоты древних береговых линий. «Это нельзя игнорировать, иначе оценка размеров древних ледниковых щитов будет ошибочной», — говорит он.

Группа во многом обязана своим успехом современной сейсмической томографии, методу геологической визуализации. «Натан Симмонс из Ливерморской национальной лаборатории предоставил мне данные сейсмической томографии, на основе которых я с помощью высокопроизводительных вычислений смоделировал мантийные потоки», — говорит Моуха.

Исследователи надеются применить свою модель восточного побережья к Аппалачам, которые также считаются пассивной геологической структурой. Несмотря на тектоническое спокойствие в течение более 200 миллионов лет, в Аппалачах начинают проявляться признаки активной эрозии: скалистые пики, крутые склоны, оползни и водопады — возможное свидетельство влияния динамической топографии.