Климатические архивы под микроскопом

Окаменелые остатки водорослей, непрерывно накапливающиеся в морских осадках, можно использовать для реконструкции прошлых условий в океане. Особое значение для этого имеют молекулярные ископаемые, называемые липидными биомаркерами — клеточные строительные блоки водорослей, населявших древний океан.

Когда водоросли отмирают и опускаются на дно океана, информация об условиях окружающей среды во время их жизни сохраняется в их липидах. В последние десятилетия анализ таких климатических архивов предоставляет фундаментальную информацию, помогающую понять прошлые изменения климата.

Специальный инструмент для скрытых деталей

В особых местах, например, в бассейне Кариако у побережья Венесуэлы, формируются очень особые ламинационные осадочные архивы. «Бассейн Кариако уникален, потому что отложения сохраняют тысячи лет хорошо отсортированных сезонных записей, включая тонкий слой для каждого лета и каждой зимы. Этот архив содержит фундаментальную информацию о прошлых краткосрочных климатических колебаниях в тропиках, которая ранее не поддавалась расшифровке», — говорит первый автор доктор Ларс Вёрмер из MARUM.

Исследование опубликовано в журнале Nature. Вёрмер и его коллеги сравнивают эту ситуацию с мелким шрифтом в документах, для чтения которого могут потребоваться специальные устройства. В случае с осадками «помощником для чтения» является лазер, соединенный с особенно мощным масс-спектрометром, что позволяет определять распределение липидных биомаркеров в каждом миллиметровом слое.

Профессор Кай-Уве Хинрихс, чья рабочая группа разработала метод, называет его «инструментом для расшифровки ранее скрытых деталей в климатических архивах». Хинрихс и его коллеги разработали технику молекулярного изображения для картирования климатических и экологических процессов недавней истории Земли с высоким временным разрешением, то есть почти с месячными интервалами. Другие аналитические методы позволяют надежно картировать интервалы в сотни или тысячи лет, что, учитывая историю Земли длиной более четырех миллиардов лет, уже считалось очень подробным.

Глобальные изменения влияют на локальные температуры

Исследуемый временной интервал охватывает недавний период истории Земли, характеризовавшийся значительным, резким потеплением, не вызванным человеком. «Это рассматривается как параллель с сегодняшним днем, — объясняет Ларс Вёрмер. — Потепление, произошедшее 11 700 лет назад, привело нас в голоцен, нашу нынешнюю эпоху. Дальнейшее потепление теперь ведет нас из голоцена в то, что мы называем антропоценом, который характеризуется антропогенным климатическим потеплением и изменениями окружающей среды».

Кай-Уве Хинрихс, Ларс Вёрмер и их команда показали, что разница между летними и зимними температурами в тропическом океане удвоилась в этот период. Это свидетельствует о том, как глобальные изменения климата влияют на локальные сезонные температурные вариации.

Другое исследование MARUM, также основанное на новом методе, уже было опубликовано в сентябре в Nature Geosciences. Оно предоставило данные, раскрывающие историю температуры поверхности моря с разрешением от одного до четырех лет. В нем первый автор доктор Игорь Обрехт и его коллеги исследовали керн осадков из восточного Средиземноморья, документирующий температуры последнего межледникового периода (примерно от 129 000 до 116 000 лет назад). Таким образом, исследование Обрехта и его коллег было сосредоточено на последнем периоде, когда температуры были выше, чем сегодня.