Лёд трещит под ногами планеты: потепление Антарктиды запускает скрытый поток углеродного оружия

Антарктида кажется местом, где время будто заморожено: ледяные плато уходят за горизонт, ветры режут лицо, а океан вокруг континента никогда не бывает спокойным. Но именно в такой суровой, почти неизменной обстановке происходят процессы, которые остаются незаметными для человеческого глаза, хотя их влияние на климатическую систему огромно. Под толстым слоем льда скрывается механизм, способный влиять на количество углекислого газа в атмосфере. Об этом сообщает Nature Communications.

Как таяние льда открывает новые участки суши

Изменение климата ускоряет отступление ледяных щитов Антарктиды. Когда лёд тает, на поверхности начинают появляться нунатаки — вершины гор, которые раньше были скрыты под ледяными толщами. Поначалу они выглядят как небольшие каменистые участки, теряющиеся среди бескрайних ледяных массивов, но их влияние гораздо больше, чем может показаться.

Когда поверхность освобождается от льда, породы сталкиваются с ветром, солнечным светом и перепадами температуры. Эти условия запускают процесс выветривания, в ходе которого образуются отложения, насыщенные питательными веществами. Такие отложения частично попадают в систему ледников и айсбергов, которые со временем перемещают их в океан.

Исследовательская команда работала в горах Сёр-Рондане — одном из регионов, где эти процессы выражены особенно отчётливо. Сравнение местных пород с образцами из других районов Антарктиды показало существенные различия, которые могут повлиять на понимание глобальных климатических процессов.

Почему выветренные породы оказываются богаты железом

Анализ образцов показал, что породы, подвергшиеся выветриванию над уровнем льда, содержат железа в десять раз больше, чем аналогичный материал из других частей Антарктиды. Это означает, что оттаивающие участки суши становятся источником дополнительных питательных веществ, которые в итоге попадают в Южный океан.

Ледники собирают частицы таких пород и транспортируют их к побережью, где железо становится ценным ресурсом для фитопланктона. Эти микроскопические организмы играют важную роль в улавливании углекислого газа, поскольку используют CO₂ в процессе фотосинтеза.

Команда обнаружила, что отложения нунатаков содержат в три раза больше извлекаемого железа, чем материал, который уже переносится ледниками. Некоторые образцы даже были покрыты слоем ржавчины, что наглядно демонстрирует насыщенность кислородом и минералами, необходимыми для дальнейшего выветривания и образования новых частиц.

"Наши результаты показывают, что обнажённые коренные породы в Антарктиде действуют как железная фабрика", — сказала доктор Кейт Уинтер, доцент Школы географии и естественных наук Нортумбрийского университета.

Уинтер пояснила, что летом тёмные породы способны нагреваться на солнце до температуры выше 20 °C, даже если воздух остаётся холодным. Эти колебания усиливают разрушение минералов, а значит, повышают доступность железа для океана.

Как железо способствует росту фитопланктона

Фотоснимки со спутников показывают, что возле ледниковых выходов в Южный океан регулярно наблюдается цветение фитопланктона. Это происходит как раз благодаря богатству питательных веществ, поступающих вместе с талыми водами и ледовыми массами. Железо является одним из ключевых элементов, ограничивающих продуктивность фитопланктона, поэтому его поступление способно ускорить процессы поглощения углекислого газа.

Фитопланктон — это основа океанической экосистемы и важный участник глобального углеродного цикла. Чем больше его массовое цветение, тем больше CO₂ связывается в биологические структуры и оседает в глубоководных слоях. Этот процесс уже давно помогает поддерживать баланс углерода, и обогащение железом способно усиливать его действие.

Потенциальное влияние на углеродный баланс

По словам Уинтер, исследование показывает, что отложения, появляющиеся на обнажённых участках Антарктического континента, могут способствовать увеличению поглощения углекислого газа океаном.

"Благодаря нашему исследованию мы теперь знаем, что отложения на Антарктическом континенте могут способствовать поглощению атмосферного углекислого газа океаном", — сказала доктор.

Учёные отмечают, что эффект локален и связан лишь с одной ледниковой системой, изученной в эксперименте. Однако вопрос о том, какой в совокупности вклад дают многие небольшие ледники, остаётся открытым. Если несколько таких зон будут обнажаться одновременно, объём поступающего железа в океан может увеличиться.

Доктор Уинтер подчеркнула важность точного понимания того, насколько эффективно такие природные механизмы могут сокращать количество углерода в атмосфере. Сложность заключается в том, что процессы протекают крайне медленно и сильно зависят от скорости движения ледников.

Путешествие минералов: почему железо движется так долго

В ледниковых системах время воспринимается иначе. Даже если в горах образуются питательные вещества, их путь к океану занимает тысячелетия. Ледники движутся медленно, поэтому частицы железа могут преодолевать расстояние до побережья от 10 000 до 100 000 лет.

Доктор Сиан Хенли, морской биолог из Университета Эдинбурга, объяснила, что современные осадки дают лишь мгновенный снимок того, что происходит. Но анализ морского дна показывает, что богатые железом отложения поступали в океан на протяжении тысячелетий.

"Хотя осадочным породам, которые мы сегодня изучаем в горах, потребуется много времени, чтобы добраться до океана, исследования морского дна показывают, что богатые железом осадочные породы доставлялись к побережью на протяжении тысячелетий", — сказал доктор Хенли.

"Таким образом, процессы, которые мы наблюдаем сегодня, дают нам представление о том, какие изменения мы можем ожидать в будущем, по мере таяния ледников и обнажения горных поверхностей в Антарктиде", — добавил Хенли.

Эти данные помогают понять, как природные механизмы взаимодействуют с глобальными климатическими изменениями. Даже если скорость низкая, направление остаётся важным: обнажение новых пород будет продолжать усиливать образование железосодержащих соединений.

Сравнение природных механизмов поглощения углерода

Научное сообщество рассматривает несколько природных процессов, которые уменьшают количество углекислого газа в атмосфере. Каждый работает по-своему и проявляет различную эффективность.

Эффективность выветривания пород:

• действует на тысячелетних масштабах;

• обеспечивает постепенное поступление железа;

• запускается при таянии льда и повышении температуры.

Биологическое поглощение фитопланктоном:

• происходит быстро, в течение сезонов;

• зависит от доступности света и питательных веществ;

• усиливается при поступлении железа.

Океаническое перемешивание:

• транспортирует углерод в глубокие слои;

• замедляет возврат CO₂ в атмосферу;

• зависит от циркуляции и температурных градиентов.

Разные механизмы работают вместе, создавая сложную, взаимосвязанную систему, в которой даже малые изменения могут иметь заметный эффект.

Плюсы и минусы усиленного поступления железа в океан

Поступление железа может оказать позитивное влияние, но важно учитывать ограничения.

Потенциальные преимущества:

• стимулирует рост фитопланктона;

• способствует улавливанию большего количества CO₂;

• укрепляет базовые звенья пищевой цепи океана;

• помогает понять естественные климатические циклы.

Ограничения:

• действие растянуто на тысячелетия;

• не компенсирует антропогенные выбросы;

• зависит от медленного движения ледников;

• локализовано в отдельных регионах Антарктиды.

Эти особенности подчёркивают, что природные процессы важны, но не заменяют необходимость сокращать выбросы.

Популярные вопросы о влиянии Антарктиды на климат

Ускоряет ли таяние льда поглощение углекислого газа океаном?

Да, поскольку обнажаются породы, богатые железом, а это питательное вещество усиливает рост фитопланктона, который потребляет CO₂.

Может ли этот процесс компенсировать выбросы человека?

Нет, природные циклы действуют слишком медленно. Они помогают, но не заменяют необходимость сокращения антропогенных выбросов.

Почему железо настолько важно для океанических экосистем?

Железо — ключевой элемент, ограничивающий продуктивность фитопланктона. Без него фотосинтез и поглощение CO₂ значительно замедляются.