Ископаемые размером с песчинку могут хранить секреты истории изменения климата

Между 18 000 и 11 000 лет назад количество углекислого газа в атмосфере резко возросло. Это вызвало быстрое глобальное потепление, массовое таяние ледников и конец последнего ледникового периода. Большая часть этого внезапного притока атмосферного CO₂ поступила из Южного океана вокруг Антарктиды, что подчеркивает ключевую роль этого водоема в регулировании глобального климата.

Новое исследование, опубликованное в Nature Communications, позволило определить, сколько CO₂ было выброшено в атмосферу из полярной части Южного океана в этот период и какие факторы были за это ответственны. К таким выводам ученые пришли, изучив химический состав песчинок-ископаемых — раковин фораминифер, собранных со дна моря к югу от Тасмании.

Фораминиферы — это крошечные одноклеточные организмы, обитающие в толще воды или на морском дне. Их раковины из карбоната кальция сохраняются в донных отложениях, образуя своеобразную летопись, которую можно датировать на миллионы лет назад. Содержание следовых элементов, таких как бор и кадмий, в раковинах определенных видов чувствительно к концентрации карбонат-ионов и фосфатов в воде, что позволяет реконструировать прошлые условия в океане.

Ученые исследовали керны донных отложений, собранные с глубины 3300 метров к югу от Тасмании. Глубинные воды в этом районе формируются в полярной части Южного океана, что делает их идеальным объектом для изучения его прошлой химии. На основе химического состава раковин фораминифер были реконструированы изменения концентраций карбонат-ионов, фосфатов и кислорода на дне океана в период последней дегляциации (около 20 000–10 000 лет назад).

Расчеты показали, что выброс CO₂ из полярного Южного океана в этот период происходил как за счет биологических процессов (изменения в потреблении углерода микроорганизмами), так и физических (прямой выход молекул CO₂ из воды в воздух). Биологические процессы были более важны на ранних стадиях дегляциации, а физические — на более поздних. Эти результаты служат важными ориентирами для проверки и улучшения климатических моделей, что необходимо для точного прогнозирования будущих изменений и разработки эффективных планов по снижению выбросов CO₂.