Времена года под льдом: что рассказали 2 640 слоёв осадочных пород из Шотландии

Даже полностью покрытая льдом планета может жить по ритмам сезонов и Солнца. Новое исследование показало, что во времена так называемой Земли-снежного шара климат не замирал окончательно, как считалось десятилетиями. Следы климатических колебаний сохранились в древних породах, переживших глобальное оледенение. Об этом сообщает журнал Earth and Planetary Science Letters.

Земля подо льдом, но не без движения

Периоды экстремального похолодания в истории Земли долгое время воспринимались как климатическая "пауза". В эпоху криогена, примерно 720-635 миллионов лет назад, ледяной покров охватывал почти всю планету — от полюсов до тропиков. Континенты, океаны и прибрежные зоны были скованы льдом, а контакт между атмосферой и водой считался практически невозможным.

Это привело к убеждению, что сезонные изменения и краткосрочные климатические циклы в такие периоды исчезали.

Однако новое исследование ученых из Саутгемптонского университета предлагает иную картину. Анализ древних горных пород показал, что климатическая система даже в условиях глобального оледенения сохраняла способность к колебаниям. Пусть слабым и локальным, но всё же регулярным.

Каменная летопись из Шотландии

Ключом к открытию стали тонкослоистые осадочные породы, найденные на островах Гарвеллах у западного побережья Шотландии. Эти отложения сформировались во время стуртианского оледенения — одного из самых продолжительных и суровых ледниковых периодов, длившегося около 57 миллионов лет. Каждый слой, или варва, соответствует одному году осадконакопления и фиксирует условия окружающей среды с поразительной точностью.

Исследователи проанализировали 2640 таких слоев в формации Порт-Аскайг и восстановили ежегодные изменения климата. Полученные данные показали, что даже под мощным ледяным щитом сохранялись сезонные ритмы и более длительные циклы.

"Эти породы сохраняют весь набор известных нам сегодня климатических ритмов — сезоны, солнечные циклы и межгодовые колебания — все они функционируют во времена "Земли-снежка”", — сказал профессор геологии Томас Гернон.

Следы сезонов и солнечных циклов

Микроскопическое исследование пород выявило четкое чередование светлых и темных слоев. Светлые слои образовывались в более теплые периоды, когда происходило частичное таяние льда и в воду попадали более крупные частицы. Темные, напротив, формировались в холодные сезоны из мелкозернистых осадков. Такая структура указывает на регулярные циклы замерзания и оттаивания.

Статистический анализ толщины слоев выявил повторяющиеся ритмы продолжительностью от нескольких лет до столетий. Часть из них совпадает с известными солнечными циклами, связанными с изменением активности Солнца и появлением солнечных пятен. Другие напоминают колебания, схожие с современными климатическими циклами, включая аналоги Эль-Ниньо.

"Эти камни действуют как природный регистратор данных, записывая год за годом климатические изменения в один из самых холодных периодов истории Земли", — говорит ведущий автор исследования Хлоя Гриффин.

Почему климат всё же работал

Климатическое моделирование показало, что даже в условиях почти полного оледенения небольшие участки открытой воды могли играть ключевую роль. Полностью замерзший океан действительно подавляет климатические процессы, но наличие ограниченных зон свободной воды, особенно в тропиках, позволяло возобновляться обмену энергией между океаном и атмосферой.

"Наши модели показали, что для этого не нужны обширные открытые океаны. Даже небольшие участки открытой воды могли поддерживать климатические режимы", — говорит соавтор исследования Миньмин Фу.

При этом ученые подчеркивают: такие периоды активности были кратковременными и не меняли общего состояния планеты, которая оставалась крайне холодной и стабильной.

"Мы видим скорее редкие возмущения на фоне почти полностью замерзшей Земли", — отмечает Гернон.

Что это меняет в понимании климата

Породы островов Гарвеллах считаются одними из самых хорошо сохранившихся свидетельств эпохи Земли-снежного шара. Они позволяют изучать климат тех времен практически по годам и дают новое представление об устойчивости планетарных систем.

Даже экстремальное глобальное похолодание не смогло полностью остановить климатические процессы. Эти открытия помогают понять, как древний климат Земли реагировал на экстремальные условия в глубоком прошлом.

Эти выводы важны не только для понимания прошлого Земли, но и для оценки устойчивости климатов других планет, включая потенциально обитаемые миры за пределами Солнечной системы. Они показывают, что климат может оставаться динамичным даже в условиях, которые кажутся полностью враждебными для изменений.