Последний ледниковый период закончился из-за изменения наклона Земли

Всего за последние 2,6 миллиона лет планета пережила как минимум 50 ледниковых периодов с более теплыми межледниковыми периодами между ними. Циклы ледниковых периодов и межледниковья имели период в 100 тысяч лет: ледниковый длился 70-90 тысяч лет, межледниковье — около 10 тысяч. 

Ученые долгое время считали, что оледенения последних миллионов лет начинаются тогда, когда орбита Земли вокруг Солнца становится чуть более вытянутой, чем обычно, причем самая близкая к светилу часть земной орбиты проходится нашей планетой в период зимнего солнцестояния в Северном полушарии — 22 декабря. 

Дело в том, что именно в момент наибольшего сближения с Солнцем планета получает от него максимум энергии. И если этот момент приходится на зиму в Северном полушарии, то этот пик энергии от звезды падает в основном на Южное полушарие. А находящаяся там Антарктида играет роль огромного щита из белого льда, эффективно отражающего солнечные лучи в космос, что и «выхолаживает» планету в ледниковые периоды.

Межледниковья наступают в обратной ситуации: когда Земля больше всего сближается с Солнцем в период лета в Северном полушарии. Летом значительная часть морских льдов северного океана тает, а темная морская вода хорошо поглощает солнечные лучи.

И хотя цикл изменения вытянутости орбиты, по которой наша планета вращается вокруг Солнца, считается основным фактором, определяющим ледниковые и межледниковые циклы, новые исследования показали, что вместо этого они могут быть результатом изменения оси наклона вращения Земли вокруг своей оси.

Авторы публикации в журнале Nature Geoscience пришли к выводу, что на самом деле именно прецессия, изменение наклона оси вращения Земли, больше всего повлияла на ледниковую цикличность в геологической истории. Эти выводы основаны на изотопах кислорода (один и тот же элемент с разными атомными массами) в раковинах морских организмов. Более теплые условия вызывают ускоренное испарение более легкого кислорода-16, в результате чего вода обогащается более тяжелым кислородом-18, который затем включается в раковины организмов, живущих в океане.

В позднем плейстоцене именно изменение наклона оси вращения Земли хронологически совпадало со значительным таянием ледниковых щитов и прекращением ледникового периода.

Ведущий автор исследования, доктор Хронис Цедакис из Университетского колледжа Лондона (Великобритания), и его команда проанализировали керны отложений Средиземного моря и обнаружили, что время окончания ледникового периода совпало с изменениями наклона оси вращения Земли. Они также провели компьютерное моделирование влияния изменений эксцентриситета орбиты и наклона оси вращения на климат нашей планеты. Микроскопические фораминиферы обнаружены в кернах отложений, полученных из глубин океана, при этом анализ данных за поздний плейстоцен выявил отчетливое быстрое уменьшение соотношения 18 O / 16 O, что указывает на изменения глубоководной температуры в результате колебания объемов льда.

© Nature Geoscience

Датирование орбитальных изменений основывалось на записях спелеотем (отложения минералов в пещерах; кальцитовые сталактиты служат примером) из Китая. Авторы прошлых исследований установили, что изменения климата в Северной Атлантике быстро распространились на регионы, где были муссоны, причем отступление ледников соответствует более слабым муссонам, и поэтому образование спелеотем (зависящих от активности муссонов в мире) можно считать синхронизированным с данными.

Полученные результаты имеют важное значение для понимания прошлого и будущего изменения климата. «Наше исследование показывает, что наклон оси Земли — критический фактор, определяющий климат Земли, и что его изменения могут оказать существенное влияние на климат планеты», — сказал доктор Цедакис.

Новая научная работа также подчеркивает важность междисциплинарных исследований для понимания сложных систем Земли. «Это исследование — прекрасный пример того, как различные области науки могут объединиться для решения важных вопросов об истории и будущем нашей планеты», — подытожил ученый.