Как эрозия и ветер меняли климат: летопись со дна озера Стоунмен

Атмосферная пыль играет ключевую роль в климатической системе Земли, влияя на поглощение и отражение солнечного света, а также на образование облаков и выпадение осадков. Значительная часть этой пыли образуется в результате эрозии горных пород и отложений. Анализ этого процесса помогает ученым понять не только историю нашей планеты, но и ее будущее.

Новое исследование климатического прошлого американского юго-запада за последние 230 000 лет показало, что в теплые межледниковые периоды регион производил от 1,2 до 10 раз больше пыли, чем во время ледниковых эпох. Этот вывод противоречит данным из других частей мира и помогает лучше прогнозировать, как изменение ландшафта, в том числе из-за деятельности человека, может повлиять на количество атмосферной пыли и будущие погодные условия.

Работа, опубликованная в журнале Nature Communications, была проведена под руководством ученого Спенсера Стейли из Института исследования пустынь (DRI). Команда изучила керн донных отложений из озера Стоунмен в Аризоне, которое на протяжении тысячелетий накапливало пыль со всего юго-запада. Измеряя скорость накопления пыли, исследователи смогли получить региональную картину исторических процессов, происходивших на поверхности Земли.

По словам Спенсера Стейли, «озеро Стоунмен существует уже более миллиона лет, и все это время оно собирает отложения и записывает палеоклиматическую обстановку». Это уникальное природное хранилище, пережившее даже самые засушливые периоды, сохранило для науки бесценную летопись. Ученые поняли, что отложения могут многое рассказать о прошлом, когда обнаружили в них частицы кварца, принесенные ветром, в то время как водосборный бассейн озера состоит в основном из базальта. Пепел от извержений вулканов позволил точно датировать слои керна, а сохранившаяся пыльца – восстановить историю растительного мира вокруг озера.

Исторические данные показали, что самые жаркие и сухие эпохи не всегда были самыми пыльными. Ключевым фактором оказалось наличие незащищенного осадочного материала, доступного для ветра. Во время ледниковых периодов юго-запад США был более влажным и покрытым пышной растительностью, корни которой стабилизировали почву. Когда климат теплел и вода становилась дефицитом, эрозия склонов усиливалась, высвобождая огромное количество пыли в атмосферу и реки. «Засушливость и доступность отложений взаимосвязаны, – отмечает Стейли. – Но если говорить точнее, не так важно, насколько сухо, – вам просто нужен осадочный материал, который может разносить ветер».

Полученные сведения создают своего рода эталон, с которым можно сравнивать современные уровни запыленности, вызванные деятельностью человека. «Изучая палеоклиматические записи, мы заглядываем в прошлое, что дает нам контекст для понимания настоящего и прогнозирования будущего», – говорит Стейли. Это исследование позволяет получить базовый уровень для сравнения с огромным количеством пыли, образующейся в результате антропогенного воздействия.

В дальнейшем исследовательская группа планирует определить точные источники древней пыли и продолжить анализ керна из озера Стоунмен. Более глубокие слои отложений могут раскрыть климатическую историю юго-запада США на миллион лет назад.