Вечная мерзлота — это слой земли, который остается замороженной в течение всего года; она охватывает почти 35 млн км² территории Северного полушария. Замороженное состояние вечной мерзлоты позволяет ей хранить большое количество углерода — примерно в два раза больше, чем в атмосфере.
Скорость и степень будущего таяния вечной мерзлоты и последующего выброса ее углерода трудно предсказать только на основании современных наблюдений.
Тем не менее, выяснилось, что взаимосвязь между летним морским льдом в Арктике и вечной мерзлотой в прошлом, имеет важные последствия для будущего.
Профессор Гидеон Хендерсон, автор исследования, проведенного в Отделении наук о Земле Оксфордского университета, сказал: «Мы были удивлены, обнаружив, что времена, когда вечная мерзлота таяла в прошлом, не просто совпадали со временем, когда Земля находилась на самом теплом периоде, но гораздо вероятнее, что когда летом в Арктике не было льда. Это открытие о поведении вечной мерзлоты в прошлом позволяет предположить, что ожидаемая потеря арктического морского льда в будущем ускорит таяние вечной мерзлоты, обнаруженной в настоящее время на большей части территории Сибири».
В последние годы наблюдалось значительное уменьшение арктического морского льда, и ожидается, что в ближайшие десятилетия в Арктике вообще не будет летнего морского льда. Такая потеря морского льда может привести к ускорению таяния вечной мерзлоты в Сибири и к последующему выбросу углерода.
Новое исследование опирается на сложные полевые работы, в которых исследователи изучали сибирские пещеры. Пещеры являются хорошими регистраторами периодов, когда вечная мерзлота отсутствовала в прошлом.
Сталагмиты, сталактиты и проточные камни могут образовываться только тогда, когда есть жидкая вода, и, следовательно, не в то время, когда надземная земля постоянно замерзает. Таким образом, наличие сталагмитов в пещерах в условиях вечной мерзлоты демонстрирует периоды, когда вечная мерзлота отсутствовала.
Ученые разработали новые подходы к датировке сталагмитов с использованием измерений природного урана и свинца, позволяющих датировать извлеченные сталагмиты — и, следовательно, периоды отсутствия вечной мерзлоты — за последние полтора миллиона лет.
Сталагмиты периодически увеличивались с 1 500 000 до 400 000 лет назад и не росли в течение последних 400 000 лет. Время образования сталагмитов и, следовательно, отсутствие вечной мерзлоты, связаны не просто с глобальными температурами в прошлом, а в большей степени с тем, что Северный Ледовитый океан был свободен от летнего морского льда.
Исследование показывает, что некоторые процессы могут привести к взаимосвязи между арктическим морским льдом и вечной мерзлотой. Отсутствие морского льда приводит к увеличению теплопередачи и переноса влаги из океана в атмосферу и, следовательно, к более теплому воздуху, транспортируемому далеко над сушей в Сибирь.
Перенос влаги также увеличивает выпадение снега над Сибирью в осенние месяцы. Этот снежный покров изолирует почву от сильных холодов зимой, что приводит к повышению среднегодовых температур почвы, дестабилизируя вечную мерзлоту.
Следовательно, в регионах с повышенным снежным покровом вечная мерзлота начнет оттаивать, выделяя углекислый газ, который в противном случае задерживался бы в ней на протяжении тысячелетий.
Palaeoclimate evidence of vulnerable permafrost during times of low sea ice, Nature, DOI: 10.1038/s41586-019-1880-1 , https://nature.com/articles/s41586-019-1880-1