Таяние ледников удлиняет дни быстрее, чем 3,6 миллиона лет назад

Ученые из Венского университета и Цюрихского технологического института, геофизик Мостафа Киани Шахванди и профессор Бенедикт Соя, обнаружили, что текущее увеличение продолжительности земных суток, вызванное таянием ледников, является беспрецедентным за последние 3,6 миллиона лет. Согласно их исследованию, опубликованному в Journal of Geophysical Research: Solid Earth, антропогенное изменение климата ускоряет вращение планеты сильнее, чем любой природный фактор со времен позднего плиоцена.

Привычные нам 24 часа в сутки величина непостоянная. Продолжительность дня на Земле подвержена изменениям под воздействием множества факторов, начиная от гравитационного притяжения Луны и заканчивая сложными геофизическими процессами в недрах планеты и на ее поверхности. Однако в последние десятилетия ученые обнаружили новый, крайне значимый механизм, влияющий на скорость вращения Земли — глобальное изменение климата, вызванное деятельностью человека.

Суть этого механизма, как поясняет Мостафа Киани Шахванди с кафедры метеорологии и геофизики Венского университета, довольно проста и наглядна. Таяние полярных ледяных щитов и горных ледников приводит к перераспределению огромных масс воды. Эта вода стекает в мировой океан, вызывая повышение уровня моря. Масса, которая ранее была сконцентрирована в высоких широтах (например, лед Гренландии и Антарктиды), равномерно распределяется по всему океану, смещаясь ближе к экватору.

Это явление можно сравнить с фигуристом, который вращается медленнее, когда вытягивает руки в стороны, и быстрее, когда прижимает их к телу. В случае с Землей, таяние ледников играет роль «вытянутых рук», замедляя вращение планеты. Предыдущие исследования уже количественно оценили этот эффект, показав, что в период с 2000 по 2020 год климатические факторы увеличили продолжительность наших суток на величину, эквивалентную 1,33 миллисекунды за столетие.

Однако до недавнего времени оставался открытым вопрос: насколько эти темпы уникальны в геологической истории? Чтобы ответить на него, исследовательская группа обратилась к палеоклиматическим данным. В качестве ключевого индикатора они использовали ископаемые остатки бентосных фораминифер — микроскопических одноклеточных организмов, обитающих на дне океана. Химический состав их раковин, сохранившийся в толще осадочных пород, позволяет с высокой точностью реконструировать колебания уровня Мирового океана в прошлом. Зная, как менялся уровень моря, ученые могут математически рассчитать, как это влияло на распределение массы на планете и, следовательно, на продолжительность дня.

Для того чтобы справиться с неопределенностями, неизбежно присутствующими в палеоклиматических данных, команда применила современные методы машинного обучения. Они использовали вероятностный алгоритм глубокого обучения: физически обоснованную диффузионную модель. Этот инструмент позволил им построить надежную хронологию изменения продолжительности дня за последние 3,6 миллиона лет, охватывающую значительную часть четвертичного периода и эпоху плиоцена. Результаты этого анализа оказались поразительными.

На протяжении всей этой огромной временной протяженности рост и таяние массивных континентальных ледниковых щитов действительно вызывали заметные колебания уровня моря и, как следствие, длины дня. Однако ни один из этих природных циклов не приводил к такой скорости изменений, которая наблюдается сегодня. Единственный период, когда темпы были сопоставимы, датируется примерно 2 миллионами лет назад, но даже тогда они не достигли современных значений. По словам Киани Шахванди, планетарная «фигуристка» никогда за последние 3,6 миллиона лет не поднимала свои «руки» так быстро, как в период с 2000 по 2020 год.

Таким образом, исследование убедительно демонстрирует, что нынешнее увеличение продолжительности дня, составляющее 1,33 миллисекунды за столетие, является не просто статистической аномалией, а прямым следствием беспрецедентных темпов антропогенного изменения климата. Как подчеркивает профессор Бенедикт Соя из ETH Zurich, этот факт служит еще одним убедительным доказательством того, что современные климатические изменения выходят за рамки естественной вариативности, наблюдавшейся со времен позднего плиоцена.

Хотя изменение длины дня на несколько миллисекунд может показаться незначительным для обычного человека, оно подчеркивает масштаб воздействия человечества на фундаментальные геофизические процессы планеты и может создавать серьезные проблемы для сфер, требующих экстремальной точности, таких как космическая навигация и телекоммуникации, где необходимы сверхточные данные о вращении Земли.