Вона перевершує потік усіх річок планети разом узятих — і саме вона запустила той кліматичний механізм, який тримає Землю в стані Льодовикової епохи вже десятки мільйонів років. Але як саме виникла ця колосальна сила природи — вчені досі розуміли лише частково. У новому дослідженні, про яке повідомляє ScienceDaily, команда з Інституту Альфреда Вегенера (AWI) показала: Антарктична циркумполярна течія виникла не лише тому, що відкрилися морські проходи між континентами — для цього знадобився унікальний збіг дрейфу материків і переорієнтації вітрів. І саме це збіг охолодив планету.
Що відомо коротко
- Антарктична циркумполярна течія (АЦТ) переносить більше ніж у 100 разів більше води, ніж усі річки світу разом узяті
- Вона утворилася близько 34 мільйонів років тому під час переходу від теплого «парникового» клімату до холодного «льодовикового»
- Нове дослідження вперше показало, що лише відкриття морських проток між Антарктидою, Австралією та Південною Америкою було недостатньо — необхідне було ще й вирівнювання потужних вітрів через Тасманську протоку
- Формування течії призвело до поглинання CO₂ океаном і сприяло початку Кайнозойської льодовикової епохи
- Результати опубліковано в журналі Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS)
Що це за явище
Антарктична циркумполярна течія — унікальне явище на нашій планеті. Це єдина велика течія, яка рухається в замкненому колі навколо цілого континенту, не зустрічаючи жодної перешкоди у вигляді суші. Саме тому вона може безперервно посилюватися, накопичуючи колосальні об’єми руху води.
Завдяки такій безперешкодній траєкторії АЦТ відіграє роль своєрідного «теплового ізолятора» Антарктиди: вона відокремлює холодні полярні води від теплих тропічних, не даючи теплу з Атлантики та Індійського океану досягати материка. Без неї клімат Антарктиди — і всієї планети — виглядав би зовсім інакше.
Деталі відкриття
Щоб відтворити народження АЦТ, кліматолог Ганна Кнал та її команда запустили детальні кліматичні симуляції стану Землі близько 33,5 мільйона років тому — коли Австралія та Південна Америка ще були набагато ближчими до Антарктиди, а сучасні морські проходи щойно починали відкриватися.
Дослідники об’єднали ці симуляції з моделлю Антарктичного льодовикового щита та порівняли результати з геологічними реконструкціями того часового зрізу. Таке поєднання кліматичної моделі й моделі льодовикового щита є відносно новим і складним підходом, що дозволяє відтворювати взаємодію між океаном, атмосферою, сушею та кригою одночасно.
«З цим дослідженням у PNAS ми вперше показуємо, наскільки важливими і корисними є ці з’єднані моделі для клімату далекого минулого. Попри всю їхню складність, вони дають принципово нові знання про взаємодію криги, атмосфери, суші та океану», — пояснює професор Ґерріт Ломан, палеоклімотолог AWI та співавтор дослідження.
Що показали нові спостереження
Результати суттєво уточнили раніше прийняту картину формування течії. Вважалося, що АЦТ виникла майже автоматично, як тільки між континентами відкрилися морські протоки — насамперед Тасманська (між Антарктидою та Австралією) і протока Дрейка (між Антарктидою та Південною Америкою).
Нові симуляції спростовують цю спрощену версію. Самих лише відкритих проток було недостатньо. Ключовим виявився момент, коли Австралія відсунулася достатньо далеко від Антарктиди, щоб потужні західні вітри змогли безперешкодно «влетіти» в Тасманську протоку і підштовхнути воду по замкненому колу.
«Були вже певні вказівки на те, що вітер у Тасманській протоці відіграв важливу роль у формуванні АЦТ. Наші симуляції чітко це підтверджують: лише тоді, коли Австралія відійшла далі від Антарктиди і сильні західні вітри пройшли прямо через Тасманську протоку, течія змогла повністю сформуватися», — зазначає Кнал.
Симуляції також показали, що Південний океан на ранньому етапі виглядав зовсім не так, як сьогодні. Потужні потоки вже існували в Атлантичному та Індійському секторах — але Тихоокеанський сектор залишався відносно спокійним. Суцільного кільця ще не було. Це свідчить про те, що АЦТ «ввімкнулась» поетапно, а не одразу по всій довжині. Про те, наскільки сучасні кліматичні зміни вже впливають на Антарктиду, розповідає матеріал про прискорене поширення рослин на материку.
Чому це важливо для науки
Знання про народження АЦТ — це не просто сторінка далекої палеокліматології. Це безпосереднє вікно в можливе майбутнє. Рівень CO₂ в атмосфері 34 мільйони років тому становив близько 600 ppm. Цього рівня не досягали відтоді — але деякі кліматичні сценарії допускають перевищення цієї позначки вже до кінця нинішнього сторіччя.
«Щоб прогнозувати можливий майбутній клімат, необхідно заглядати в минуле за допомогою симуляцій і даних — щоб зрозуміти нашу Землю в теплих і багатших на CO₂ кліматичних станах, ніж сьогодні», — пояснює Кнал.
Геонаука AWI Йоганн Клагес підкреслює глобальне значення відкриття: формування АЦТ сильно вплинуло на поглинання вуглекислого газу океаном, що зменшило концентрацію парникових газів в атмосфері і запустило Кайнозойську льодовикову епоху — ту саму, в якій ми живемо досі. Про загрозу краху іншої ключової системи циркуляції — Атлантичної — можна прочитати у матеріалі про небезпеку колапсу AMOC.
Дослідження також наголошує на методологічній обережності: клімат минулого не можна просто «проектувати» на майбутнє. АЦТ у зародковому стані діяла на клімат зовсім інакше, ніж сучасна, повністю сформована течія. Ця різниця має принципове значення для побудови кліматичних прогнозів. А загальний контекст кліматичних «переломних точок» і ризиків «розжареної Землі» детально розкривається у матеріалі про переломні точки клімату.
Цікаві факти
- 🌊 Антарктична циркумполярна течія переносить близько 130–150 Св (одиниць Свердрупа) води — це у 100–150 разів більше, ніж сумарний стік усіх річок Землі
- 🧊 Близько 34 мільйони років тому Антарктида вперше вкрилася суцільним льодовиковим щитом — і саме формування АЦТ, за новими даними, стало одним з ключових тригерів цього глобального охолодження
- 💨 Ревучі сорокові та лютуючі п’ятдесяті — назви постійних вітрових поясів Південної півкулі, що «живлять» АЦТ, — були відомі мореплавцям ще в епоху вітрильних суден завдяки своїй нещадній силі
- 🌍 Інститут Альфреда Вегенера — названий на честь автора теорії дрейфу континентів — є провідним полярним дослідницьким центром Німеччини; він координує масштабні кліматичні дослідження і управляє дослідницькою станцією Neumeyer в Антарктиді
FAQ
❓ Чому відкриття морських проток не було достатнім для утворення АЦТ? Морська протока — це лише «двері», але вода не тече автоматично тільки тому, що двері відчинені. Потрібна ще й рушійна сила. Виявилося, що нею стали сильні западні вітри, які отримали можливість безперешкодно проходити через Тасманську протоку лише тоді, коли Австралія відсунулася достатньо далеко від Антарктиди.
❓ Як формування АЦТ пов’язане з Льодовиковою епохою? Нова течія перерозподілила потоки в Світовому океані, що посилило поглинання CO₂ водами Південного океану. Зменшення парникового ефекту дозволило Антарктиді охолонути і вкритися льодовиковим щитом — так почалася Кайнозойська льодовикова епоха, яка, з теплими та холодними фазами, триває донині.
❓ Що означає рівень CO₂ у 600 ppm для сучасності? 34 мільйони років тому саме при такому рівні концентрації CO₂ відбулося різке охолодження та зледеніння. Сьогодні концентрація перевищує 420 ppm. Якщо сучасний темп зростання збережеться, ми можемо наблизитися до тієї давньої позначки вже протягом цього сторіччя — але клімат, за словами вчених, реагуватиме інакше через зовсім різні початкові умови.