Космическая пыль помогла раскрыть историю таяния льдов в Арктике

С 1979 года, когда начались регулярные спутниковые наблюдения, площадь морского льда в Арктике сократилась более чем на 42 %. По мере того как лед истончается и отступает, все больше воды подвергается воздействию солнечного света. Лед отражает солнечные лучи, а темная вода их поглощает, что усиливает потепление и ускоряет потерю льда. Климатические модели показывают, что в ближайшие десятилетия Арктику ждут летние периоды без льда, и ученые до сих пор не уверены, что это будет означать для жизни на Земле.

Новое исследование, опубликованное в журнале Science, показывает, что отслеживание космической пыли, постоянно оседающей на дне океана, может раскрыть, как менялся ледяной покров на протяжении тысячелетий. «Если мы сможем спрогнозировать время и пространственные закономерности сокращения ледяного покрова в будущем, это поможет нам понять потепление, предсказать изменения в пищевых цепочках и рыболовстве, а также подготовиться к геополитическим сдвигам», – отметил Фрэнки Павиа, доцент океанографии Вашингтонского университета, возглавивший исследование.

Космическая пыль – это мельчайшие частицы, оставшиеся после взрывов звезд и столкновений комет. Пролетая мимо Солнца, она насыщается редкой формой гелия – гелием-3. Именно по этому изотопу ученые отличают космическую пыль от земных отложений. «Это все равно что искать иголку в стоге сена, – говорит Павиа. – У вас есть небольшое количество космической пыли, которая оседает повсюду, но в то же время земные отложения накапливаются довольно быстро».

В этом исследовании ученых больше интересовало не наличие, а отсутствие космической пыли. Их гипотеза заключалась в том, что лед на поверхности моря блокирует попадание частиц на морское дно, тогда как открытая вода позволяет им свободно оседать. Анализируя количество космической пыли в кернах донных отложений из трех разных точек Арктики, исследователи смогли реконструировать историю морского льда за последние 30 000 лет.

Во время последнего ледникового периода, около 20 000 лет назад, в арктических отложениях почти не было космической пыли, что указывает на сплошной ледяной покров. По мере потепления планеты пыль снова начала появляться в образцах. Метод подтвердился и на современных данных: образцы со дна у Северного полюса, где лед лежит круглый год, содержат мало пыли, а в районах, освободившихся ото льда за последние десятилетия, ее концентрация выше.

Исследователи также сопоставили данные о ледяном покрове с доступностью питательных веществ, используя для этого крошечные раковины фораминифер – организмов, перерабатывающих азот. Химический анализ раковин показал, что потребление питательных веществ фитопланктоном достигало пика, когда морского льда было мало, и уменьшалось по мере его нарастания.

Ученые ожидают, что по мере дальнейшего сокращения льда потребление питательных веществ в Арктике возрастет, что повлечет за собой последствия для всей пищевой цепи. Однако пока неясно, что именно стоит за этим процессом. Одна гипотеза предполагает, что в открытой воде усиливается фотосинтез, что ведет к росту морской продуктивности. Другая утверждает, что питательные вещества просто разбавляются талой водой. Оба сценария приводят к увеличению потребления, но только первый говорит о реальном росте биомассы в океане.