Ocieplenie oceaniczne podpowierzchniowe w skali tysiącleci do orbitalnej i powstawanie poliniów u wybrzeży Dronning Maud Land podczas ostatniego zlodowacenia

Dlaczego ukryte ciepło pod lodem Antarktyki ma znaczenie

Gdy wyobrażamy sobie ostatnią epokę lodową, widzimy zamarznięty, niezmienny świat. Tymczasem pod paku lodowym otaczającym Antarktykę ocean wcale nie był bezruchu. W tym badaniu zajrzano głęboko pod powierzchnię Morza Weddella, u wybrzeży Dronning Maud Land na Wschodniej Antarktydzie, i stwierdzono, że impulsy relatywnie ciepłej wody wielokrotnie wypływały ku powierzchni, otwierając rozległe obszary wolnej od lodu zwane poliniami. Te ukryte uwolnienia ciepła nie rozpuściły pokrywy lodowej; mogły wręcz sprzyjać jej przyrostowi. Zrozumienie, jak ta pradawna interakcja między oceanem, lodem i atmosferą funkcjonowała, jest kluczowe do przewidywania, jak dzisiejsze ocieplające się oceany mogą przekształcić Antarktykę i poziom mórz na świecie.

Unikalna oceaniczna kapsuła czasu na dnie morskim

Naukowcy wydobyli długi rdzeń osadowy z Bungenstock Plateau, podmorskiego wypiętrzenia we wschodniej części Morza Weddella, około 70 kilometrów na północ od współczesnej krawędzi szelfu antarktycznego. W tym rdzeniu muł i maleńkie muszle unoszących się organizmów zwanych foraminiferami (konkretnie Neogloboquadrina pachyderma) odkładały się niemal ciągle między 75 000 a 20 000 lat temu, obejmując większą część ostatniego zlodowacenia. Muszle te zachowały subtelne chemiczne odciski wody, w której rosły. Poprzez pomiar kilku niezależnych wskaźników w muszlach — izotopów tlenu i węgla, stosunku magnezu do wapnia oraz rzadkich izotopów „skupionych” — zespół odtworzył zmiany temperatury podpowierzchniowej, zasolenia i zasobności w składniki odżywcze w górnych 50–150 metrach oceanu na przestrzeni dziesiątek tysięcy lat.

Ciepła woda skryta pod zimną powierzchnią

Współcześnie górne warstwy Oceanu Południowego są zwarstwione: bardzo zimna, stosunkowo słodka warstwa powierzchniowa leży nad słoną, nieco cieplejszą masą „Ciepłej Głębokiej Wody”. Kontrast gęstości między tymi warstwami utrzymuje ciepłą wodę na głębokości i pomaga osłaniać przybrzeżne półki lodowe przed topnieniem. Rdzeń osadowy pokazuje, że podczas ostatniego zlodowacenia ta równowaga wielokrotnie się przesuwała. Wskaźniki wskazują epizody, gdy temperatury 50–150 metrów poniżej powierzchni wzrosły o około 1–2 °C jednocześnie, gdy temperatury powietrza nad Antarktydą ochładzały się. Te podpowierzchniowe ocieplenia kojarzyły się też z większym zasoleniem i większą zawartością składników odżywczych, co sygnalizuje, że głębsza masa cieplejszej wody przemieszczała się ku płytszym poziomom, gdzie żyły foraminifery.

Pradawne polinie otwierające się wśród zamarzniętego morza

W najzimniejszych okresach ostatniej epoki lodowej — szczególnie około 72–63, 58–55, 52–48, 43–40 oraz 38–20 tysięcy lat temu — dowody wskazują, że ciepła woda głęboka wynurzała się najbliżej powierzchni. Autorzy argumentują, że takie wertykalne przemieszczanie ciepła i soli wielokrotnie osłabiało warstwowanie gęstościowe i sprzyjało powstawaniu otwartych poliniów u wybrzeży Dronning Maud Land, mimo że gdzie indziej unosił się gruby i rozległy lód morski. W tych poliniach lód morski trudno było tworzyć lub utrzymać, ponieważ ciepło wypływało z głębi i uciekało do atmosfery. Niezależne wskazówki potwierdzają ten obraz: inne rdzenie osadowe w regionie pokazują wyjątkowo wysoką produktywność i dobrą konserwację muszli w czasach zlodowacenia, a skamieniałości z kolonii petreli śnieżnych na lądzie wskazują, że otwarta woda musiała być dostępna w ich ograniczonym zasięgu żerowania mimo rozległego pokrycia lodem morskim.

Wiatr, lód i odległe oceany jako współspiskowcy

Badanie łączy te powtarzające się polinie z siecią współdziałających sił obejmujących różne skale czasowe. Na skali orbitalnej około 41 000 lat zmiany nachylenia osi Ziemi modyfikowały kontrast między klimatem niskich a wysokich szerokości geograficznych. Okresy niskiego nachylenia zwiększały różnice temperatur między tropikami a biegunami, sprzyjając silniejszym wiatrom z zachodu i lepszemu napływowi ciepłej głębokiej wody do Wiru Weddella. Równocześnie rozległy lądolód i silne wiatry katabatyczne ze większej pokrywy lodowej Antarktyki pomagały zatrzymywać ciepło na głębokości, aż górny ocean stawał się wystarczająco niestabilny, by się przewrócić. W krótszych, tysiącletnich skalach, podpowierzchniowe ocieplenia w Oceanie Południowym miały tendencję do występowania, gdy Atlantycka Cyrkulacja Przemieszczania Meridionalnego — kluczowy element globalnej cyrkulacji oceanicznej — była silna. Wskazuje to na wahadłowy związek między zmianami klimatu na Północnym Atlantyku a Oceanu Południowego.

Co to oznacza dla epok lodowych i naszej przyszłości

Autorzy konkludują, że powtarzająca się „Glacjalna Polinia Dronning Maud Land” była typowym elementem ostatniej epoki lodowej, prawdopodobnie o rozmiarach porównywalnych z Wielką Polinią Weddella zaobserwowaną w latach 70., lecz działającą na przestrzeni tysięcy, a nie tylko kilku lat. Poprzez odprowadzanie ciepła z oceanu do atmosfery w czasie zimnych okresów te polinie mogły zwiększać opady śniegu nad Antarktyką i pogrubiać lądolód przy krawędzi kontynentu, jednocześnie mieszając ocean głęboki i potencjalnie wpływając na globalną cyrkulację oraz magazynowanie węgla. Choć współczesne polinie widoczne na zdjęciach satelitarnych kształtują inne warunki tła, pokazują one, że ten region pozostaje bardzo wrażliwy na niewielkie zmiany wiatru, lodu morskiego i struktury oceanu. Przeszłość zatem niesie ostrzeżenie: zmiany ukrytego podpowierzchniowego ciepła wokół Antarktyki mogą szybko przeorganizować system lód–ocean, z konsekwencjami odczuwalnymi na całym świecie.

Cytowanie: Pinho, T.M.L., Nürnberg, D., Nele Meckler, A. et al. Millennial-to-orbital-scale subsurface ocean warming and Polynya formation off Dronning Maud Land during the last glacial. Nat Commun 17, 2440 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-70498-w

Słowa kluczowe: polinia antarktyczna, cyrkulacja Oceanu Południowego, ogrzewanie podpowierzchniowe oceanu, ostatnie zlodowacenie, Dronning Maud Land