11/08/2024
0Под микроскопом крошечное удлиненное семя мака, маленькие рыжевато-коричневые мегаспоры колоскового мха и сферы черного почвенного гриба, обнаруженные в почве, извлеченной из-под 2 миль льда Гренландии. Халли Мастро/Университет Вермонта , CC BY-ND
Когда мы впервые навели микроскоп на образец почвы, в поле зрения попали кусочки органического материала: крошечное семя мака, сложный глаз насекомого, сломанные ивовые веточки и споры шиповника. Доминирующее положение занимали шары темного цвета, образованные почвенными грибками.
Это были безошибочные останки экосистемы арктической тундры – и доказательство того, что весь ледяной щит Гренландии исчез совсем недавно: значительно позже, чем считалось ранее.
Эти крошечные намеки на прошлую жизнь пришли из самого маловероятного места – горстки почвы, которая была погребена под двухмильным слоем льда под вершиной Гренландского ледникового щита. Прогнозы будущего таяния ледяного щита однозначны: когда лед на вершине исчезнет, по крайней мере 90 % гренландского льда растает.
Результаты моделирования ледникового покрова Гренландии показывают, какая его часть сохранится, когда лед исчезнет из мест отбора ледяных кернов Camp Century (белая точка), GISP2 (красная точка) и DYE-3 (черная точка). Изменено из Schaefer et al., 2016, Nature
В 1993 году бурильщики на вершине закончили отбор ледяного керна в рамках проекта “Гренландский ледяной щит 2”, или GISP2, прозванного двухмильной машиной времени. Семена, веточки и споры, которые мы обнаружили, были взяты из нескольких дюймов почвы на дне этого керна – почвы, которая три десятилетия пролежала сухой и нетронутой в хранилище без окон в Колорадо.
Наш новый анализ основывается на работах других ученых, которые за последнее десятилетие пошатнули веру в то, что ледяной щит Гренландии существовал постоянно, образовавшись по крайней мере, 2,6 миллиона лет назад, когда начался плейстоценовый ледниковый период. В 2016 году ученые, измерявшие содержание редких изотопов в породах, залегающих выше и ниже образца грунта GISP2, использовали модели, позволяющие предположить, что лед исчезал по крайней мере один раз в течение последних 1,1 миллиона лет.
Теперь, обнаружив хорошо сохранившиеся остатки тундры, мы подтвердили, что ледяной щит Гренландии действительно таял раньше. Земля под нынешней его вершиной была обнажена достаточно долго, чтобы там сформировалась почва и выросла тундра. Это говорит нам о том, что ледяной щит хрупок и может растаять снова.
В лагере для бурения льда GISP2 на вершине Гренландского ледникового щита средняя температура сегодня составляет минус 7 градусов по Фаренгейту (минус 22 по Цельсию). Кристин Масси, CC BY
Застывшие останки растений позволяют предположить, что центр Гренландии, вероятно, когда-то выглядел как эта сухая каменистая тундра, сфотографированная на северо-западе Гренландии. Пол Бирман/Университет Вермонта, CC BY-ND
Пейзаж с арктическими маками и колосистыми мхами
Невооруженным глазом крошечные кусочки прошлой жизни ничем не примечательны – темные крупинки, плавающие между блестящими песчинками ила и песка. Но под микроскопом история, которую они рассказывают, поражает воображение. Перемешанные семена, мегаспоры и части насекомых рисуют картину холодной, сухой и каменистой среды, существовавшей в прошлом миллион лет.
Над землей среди скал росли арктические маки. На вершине каждого стебля этой маленькой, но цепкой травы одинокий чашевидный цветок следил за солнцем по небу, чтобы максимально использовать свет каждого дня.
Семена, которые мы нашли в мерзлой почве, извлеченной из-под двухмильного льда (справа), принадлежат арктическому маку (слева). Arterra/Universal Images Group via Getty Images (слева), Halley Mastro/University of Vermont (справа)
Крошечные насекомые жужжали над ковриками миниатюрного скального мха, ползущего по гравийной поверхности и приносящего споры летом.
Современный скальный spikemoss /колосистый мох/ (слева) и мегаспоры скального мха (загорелые шары, справа) из образца почвы GISP2. J.F. Clovis/Courtesy of Smithsonian Institution (слева), Halley Mastro/University of Vermont (справа)
В каменистой почве находились темные шары, называемые склероциями, которые производятся грибами, объединяющимися с корнями растений в почве, чтобы помочь им получить необходимые питательные вещества. Неподалеку кусты ивы приспособились к жизни в суровой тундре благодаря своему небольшому размеру и пушистым волоскам, покрывающим их стебли.
Три фрагмента древесины, показанные под мощным электронным микроскопом (справа), оказались арктической ивой – не большими деревьями, а остатками кустарников высотой по щиколотку (слева), которые сегодня характерны для тундры Гренландии. Питер Прокош; (слева), Барри Рок/Университет Нью-Гэмпшира (справа)
Каждое из этих живых существ оставило в горстке почвы улики, которые говорят нам о том, что на месте гренландского льда когда-то была выносливая экосистема тундры.
Гренландский лед хрупок
Наши открытия, опубликованные 5 августа 2024 года в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, свидетельствуют о том, что гренландский лед подвержен таянию при концентрации углекислого газа в атмосфере ниже, чем сегодня. Озабоченность этой уязвимостью побуждала ученых изучать ледяной щит с 1950-х годов.
В 1960-х годах группа инженеров извлекла первый в мире глубокий керн льда в Кэмп-Сенчери, армейской базе с ядерной энергетической установкой, встроенной в ледяной покров в 100 милях от северо-западного побережья Гренландии. Они изучали лед, но им не пригодились куски породы и почвы, поднятые со дна керна. Они хранились, а затем были забыты до 2019 года, когда их вновь обнаружили в лабораторной морозильной камере. Наша команда была в числе ученых, вызванных для их анализа.
Джордж Линклеттер, работающий в Инженерно-исследовательской лаборатории Корпуса инженерных войск США по изучению холодных регионов, изучает кусок ледяного керна в научной траншее на базе “Кэмп Сенчури”. База была закрыта в 1966 году. Фотография армии США
В почве базы “Кэмп Сенчури” мы также обнаружили останки растений и насекомых, которые были заморожены подо льдом. Используя редкие изотопы и люминесцентные методы, мы смогли датировать их периодом около 400 000 лет назад, когда температура была примерно такой же, как сегодня.
Изысканно сохранившиеся останки мха возрастом 400 000 лет (слева) и семена осоки (справа), найденные в керне почвы из-под гренландского ледникового покрова в лагере Сенчери, помогают рассказать о том, что обитало здесь, когда лед ушел. Халли Мастро/Университет Вермонта
Другой керн льда, DYE-3 из южной Гренландии, содержит ДНК, свидетельствующую о том, что еловые леса покрывали эту часть острова в какой-то момент за последний миллион лет.
Биологические данные убедительно доказывают хрупкость гренландского ледяного щита. Вместе взятые результаты, полученные из трех ледяных кернов, могут означать только одно: за исключением нескольких горных районов на востоке, за последний миллион лет лед сошел со всего острова.
Потеря ледяного щита
Когда лед Гренландии исчезнет, география мира изменится – и это проблема для человечества.
Когда ледяной щит растает, уровень моря поднимется более чем на 23 фута, и прибрежные города будут затоплены. Большая часть Майами окажется под водой, как и большая часть Бостона, Нью-Йорка, Мумбаи и Джакарты.
Вот как будет выглядеть повышение уровня моря на 16 футов (5 метров) в Бостоне. Архитектура 2030
Сегодня уровень моря повышается более чем на дюйм каждое десятилетие, а в некоторых местах – в несколько раз быстрее. К 2100 году, когда сегодняшние дети станут бабушками и дедушками, уровень моря по всему миру, скорее всего, поднимется на несколько футов.
Использование прошлого для понимания будущего
Быстрая потеря льда приводит к изменению Арктики. Данные о прошлых экосистемах, собранные нами из-подо льда Гренландии, помогают ученым понять, как изменится экология Арктики по мере потепления климата.
Изменение климата, вызванное деятельностью человека, способно привести к потеплению Арктики и Гренландии сверх температур, существовавших на протяжении миллионов лет. Для спасения гренландских льдов, как показывают исследования, миру необходимо остановить выбросы парниковых газов в энергетических системах и снизить уровень углекислого газа в атмосфере.
Понимание условий окружающей среды, которые привели к последнему исчезновению ледяного щита, и того, как на это отреагировала жизнь в Гренландии, будет иметь решающее значение для оценки будущих рисков, с которыми сталкивается ледяной щит и прибрежные сообщества по всему миру.
