Мільйони років тому ключовий елемент Атлантичної меридіональної перекидаючої циркуляції (AMOC) повівся не так, як очікували науковці. Новий аналіз осадів з дна океану показав, що коли навколо Південної Африки різко ослаб потік теплої, солоної води з Індійського океану, глибоководне утворення в Північній Атлантиці не ослабло, а навпаки посилилося. Про це повідомляє команда дослідників з Утрехтського університету у матеріалі на SciTechDaily.
Як витік Агульяс пов’язаний з великою океанічною «конвеєрною стрічкою»
AMOC — це гігантська система течій, яка переносить теплу поверхневу воду на північ через Атлантику і повертає холоднішу, щільнішу воду на південь у глибині. Таким чином вона перерозподіляє тепло і суттєво впливає на клімат навколо Північної Атлантики та Європи.
Особливу увагу вчені давно приділяють так званому витоку Агульяс. Біля південного краю Африки частина теплої й солоної води з Індійського океану не йде далі на схід, а проривається в Атлантику. Десятиліттями існувала гіпотеза, що цей приплив солі робить води Північної Атлантики досить щільними, щоб занурюватися, підтримуючи утворення Північноатлантичної глибинної води і, відповідно, AMOC.
Це пояснення виглядало логічним: за інших рівних умов солоніша вода щільніша й легше занурюється. Але нові геологічні дані показали виняток із цього «правила».
Погляд у пізній пліоцен: природний кліматичний експеримент
Між 3,6 і 2,6 мільйона років тому, у пізньому пліоцені, Земля пережила яскраво виражений льодовиковий епізод, за яким настала тепла середньо-п’яценційська епоха зі кліматом теплішим за сучасний. Команда під керівництвом докторки Сунін Хоу (Suning Hou) використала цей перехід як природний експеримент, щоб простежити, як поводяться великі океанічні течії, коли змінюються кліматичні умови.
Докази вони шукали в осадах Міжнародної програми буріння океану на ділянці U1475 на плато Агульяс, приблизно за 500 км на південь від Південної Африки. Це місце розташоване біля важливого «коридору» між Індійським та Атлантичним океанами і містить довгий осадовий архів за мільйони років.
Безпосередньо виміряти течії, що зникли мільйони років тому, неможливо, тому дослідники реконструювали їх за залишковими слідами в породах.
Мікроскопічні рештки планктону як індикатори океанічних фронтів
Однією з ключових підказок стали диноцисти — мікроскопічні рештки оболонок певних видів планктону. Різні види віддають перевагу різним водним умовам, тому зміни в їхньому видовому складі вказують на коливання температури й положення великих водних кордонів.
Науковці також аналізували органічні ліпідні біомаркери, які зберігають додаткову інформацію про минулі температури. Разом ці показники дозволили відстежити рух субтропічного фронту Південного океану — важливої межі, що контролює, наскільки легко вода Індійського океану може обійти Південну Африку й потрапити в Атлантику.
Як пояснює Хоу, якщо в осадах стає більше «теплолюбних» видів диноцист і менше холодноводних, це означає, що фронт змістився на південь, відкриваючи ширший шлях для витоку Агульяс. Зворотна картина свідчить про його зміщення на північ і звуження цього «коридору».
Коли витік Агульяс майже зник
Реконструкція показала, що приблизно 3,4 мільйона років тому, із розвитком льодовикових умов, субтропічний фронт почав рухатися на північ. Регіон Агульяс охолов орієнтовно на 3 °C, а ділянка U1475 опинилася в умовах, ближчих до субполярних.
Це свідчить про різке послаблення витоку Агульяс — на певному етапі потік солоних вод міг бути майже повністю приглушений. За традиційною схемою це мало б позбавити Атлантику важливого джерела солі й ослабити AMOC.
Однак відбулося протилежне.
Неочікувана реакція Атлантики
Щоб з’ясувати, що сталося в інших частинах Атлантики, команда реконструювала температури на ділянці Ocean Drilling Program 625 у північній частині Мексиканської затоки та порівняла їх з опублікованими записами з Карибського моря, екваторіальної та Північної Атлантики. Додатково вони перевірили отриману картину за допомогою чисельних кліматичних моделей.
Сукупні дані вказали на великомасштабну перебудову Атлантики. Хоча Північноатлантична течія під час льодовикового етапу не досягала настільки високих широт, як раніше, утворення Північноатлантичної глибинної води посилилося. Перекидання води на нижчих широтах також стало інтенсивнішим, а термоклин — межа між теплою поверхневою та холодною глибинною водою — став мілкішим у значній частині басейну.
Співавторка Каролін ван дер Вейст (Carolien van der Weijst) ще кілька років тому помітила частину цієї незвичної картини в одному осадовому розрізі, але тоді це виглядало як локальна аномалія. Лише коли подібний сигнал знайшли й на плато Агульяс, а моделювання підтвердило результати, стало зрозуміло, що йдеться про загальноатлантичну перебудову термоклину.
У підсумку вчені показали, що між приблизно 3,6 і 3,3 мільйона років тому транспорт солі за рахунок витоку Агульяс зменшувався, тоді як AMOC посилювалася. Це означає, що звична причинно-наслідкова зв’язка між цими процесами на той час фактично розірвалася.
Що це може означати для сучасної планети
Сьогодні обмін водою навколо Південної Африки залишається важливою ланкою між Індійським та Атлантичним океанами, а попередні роботи пов’язували зміни цього шляху з поведінкою атлантичної циркуляції. Ділянка U1475, зокрема, була обрана саме для вивчення можливих «зворотних зв’язків» між витоком Агульяс і AMOC.
Сучасні дослідження розглядають, як потепління та збільшення припливу прісної води в Північну Атлантику можуть змінити силу AMOC, і які наслідки матиме її суттєве ослаблення чи колапс для регіонального клімату.
Автори нової роботи наголошують, що в пізньому пліоцені океанська географія, приплив прісної води з Арктики та інші граничні умови суттєво відрізнялися від сучасних. Тому переносити давні закономірності на сьогоднішню ситуацію слід обережно.
У майбутньому можливе зміщення субтропічного фронту на південь могло б посилити приплив солоних індійських вод в Атлантику, але сьогодні на AMOC сильно впливають також арктичні потоки прісної та солоної води, інші, ніж у досліджений період. Нові результати показують: контроль над цією гігантською океанічною «конвеєрною стрічкою» може суттєво змінюватися разом із кліматом і конфігурацією океанів.