Oddzielenie Afryki i Antarktydy doprowadziło do zlodowacenia Antarktydy i ochłodzenia klimatu
Zagadka asymetrycznego zlodowacenia biegunów Ziemi od dawna stanowiła wyzwanie dla nauk o klimacie. Podczas gdy Antarktyda Wschodnia na trwałe pokryła się lodem już trzydzieści cztery miliony lat temu, region arktyczny pozostawał wolny od lodu przez kolejne trzydzieści milionów lat, mimo że oba bieguny podlegały tym samym globalnym trendom klimatycznym. Thomas M. Gernon i Thea K. Hincks z University of Southampton, we współpracy z ośrodkami naukowymi w Niemczech, Holandii i Włoszech, opublikowali na łamach Science pracę, która wyjaśnia tę rozbieżność, wskazując na procesy zachodzące głęboko we wnętrzu Ziemi.
Przedmiotem badania był Lądolód Wschodnioantarktyczny – najstarsza i największa masa lodu na Ziemi, zawierająca wodę odpowiadającą wzrostowi globalnego poziomu mórz o około pięćdziesiąt dwa metry. Mechanizm jego powstania pozostawał dotąd słabo poznany. Kluczowym problemem badawczym był fakt, że lądolód uformował się na granicy eocenu i oligocenu, a więc w warunkach klimatu wciąż relatywnie ciepłego, utrzymującego się aż do końca oligocenu. Gdyby spadek stężenia dwutlenku węgla w atmosferze był jedynym czynnikiem sprawczym zlodowacenia, należałoby oczekiwać synchronicznego ochłodzenia na obu półkulach. Tymczasem opóźnienie zlodowacenia półkuli północnej względem Antarktyki sugerowało, że w istniejących modelach klimatyczno-lodowcowych brakuje istotnego procesu.
Punktem wyjścia analizy był okres jury, trwający od 211 do 143 milionów lat temu, gdy Antarktyda i Afryka rozpoczęły proces rozpadu kontynentalnego. Rozerwanie płyty litosferycznej wiąże się nie tylko z ruchami skorupy ziemskiej, lecz również z reorganizacją materii w płaszczu ziemskim. W trakcie rozpadu kontynentu ma miejsce odrywanie się fragmentów gęstszej, chłodniejszej materii u podstawy litosfery. Doszło do sprzężeń zwrotnych między płaszczem a powierzchnią i pojawienia się fali wypiętrzenia i erozji migrującej w głąb kontynentu.
Modelowanie komputerowe pozwoliło zrekonstruować ewolucję powierzchni Antarktydy Wschodniej. Rozpad kontynentalny doprowadził do powstania liczącej ponad dwa kilometry wysokości przybrzeżnej skarpy w regionie Ziemi Królowej Maud oraz wyniesionego płaskowyżu, rozciągającego się około dwóch tysięcy kilometrów w głąb lądu. Powstała w ten sposób fala wypiętrzenia i erozji przemieszczała się w głąb kontynentu, docierając do Gór Gamburcewa po upływie około stu milionów lat. W tym czasie większość tego pasma nie przekraczała 1500 metrów wysokości. Dodatkowe wypiętrzenie doprowadziło do uformowania krajobrazu górskiego, poprzecinanego dolinami rzecznymi, na który później nałożyło się zlodowacenie typu alpejskiego – lokalne czapy lodowe skoncentrowane wokół Gór Transantarktycznych, Gamburcewa oraz Ziemi Królowej Maud, które rozprzestrzeniły się i połączyły w jednolity lądolód na granicy eocenu i oligocenu.
Kluczowe znaczenie miało wypiętrzenie w ciągu piętnastu milionów lat poprzedzających granicę eocenu i oligocenu. Doprowadziło ono do znaczącego zwiększenia obszaru leżącego powyżej granicy wiecznego śniegu. Zgodnie z wynikami modeli, dynamiczne wypiętrzenie zdeterminowało moment ekspansji czap lodowych, podnosząc teren powyżej progu koniecznego do wzrostu pokrywy lodowej. To ono umożliwiło uformowanie się lądolodu w warunkach klimatycznych cieplejszych, niż wcześniej zakładano, i wywołało poprzez sprzężenie albedo globalne ochłodzenie o około jeden stopień Celsjusza – niewystarczające jednak, by wywołać zlodowacenie niżej położonych lądów półkuli północnej.
Proces ten uruchomił dodatkowe sprzężenia zwrotne. Wzrost powierzchni pokrytej śniegiem i lodem zwiększył albedo regionu, czyli zdolność odbijania promieniowania słonecznego, co według szacunków autorów obniżyło globalną temperaturę o około jeden stopień Celsjusza. Równolegle, obniżenie temperatury powietrza ograniczyło zawartość pary wodnej w atmosferze, co osłabiło efekt cieplarniany związany z parą wodną i umożliwiło dalszy spadek temperatury. Połączenie tych mechanizmów pozwoliło pokrywie lodowej rozprzestrzenić się z obszarów górskich na cały kontynent, aż po linię brzegową.
W przypadku Arktyki analogiczny proces wypiętrzenia tektonicznego nie zaszedł w porównywalnej skali, co wyjaśnia, dlaczego trwałe zlodowacenie półkuli północnej nastąpiło dopiero w ciągu ostatnich pięciu milionów lat, gdy globalne ochłodzenie osiągnęło poziom wystarczający do zainicjowania zlodowacenia na niższych wysokościach.
Artykuł Continental breakup–driven uplift instigated East Antarctic Ice Sheet formation został opublikowany na łamach Science.
Komentarze (0)