Krótkoterminowa dynamika pokrywy lodowej Antarktyki pod koniec oligocenu

Dlaczego dawny lód ma znaczenie dla naszej przyszłości

Naukowcy poszukują naturalnych eksperymentów pokazujących, jak wielkie pokrywy lodowe Ziemi zachowują się w cieplejszym świecie. Badanie to sięga wstecz około 26 milionów lat, do okresu, gdy poziomy dwutlenku węgla były zbliżone do przewidywanych pod koniec tego stulecia, aby ustalić, jak zareagowała antarktyczna pokrywa lodowa. Wiercąc w pradawne muły den oceanu i analizując drobne skamieniałe muszle oraz chemiczne „odciski palców”, autorzy pokazują, że lód Antarktyki rósł i kurczył się znacznie gwałtowniej i częściej niż sądzono—dając wskazówki, jak szybko lód i poziom mórz mogą zmieniać się w przyszłości.

Ciepły świat przypominający bardzo naszą przyszłość

Okres późnego oligocenu, między około 26,2 a 25,2 miliona lat temu, był cieplejszy niż dziś, a mimo to Antarktyda już pokryta była dużą pokrywą lodową. Stężenie dwutlenku węgla w atmosferze szacuje się na około 500–570 części na milion, co jest zbliżone do projekcji na koniec tego stulecia. Jednocześnie kontynenty znajdowały się nieco w innych pozycjach, a przenikanie akwenów wokół Antarktydy wciąż się zmieniało, sprzyjając ukształtowaniu potężnego okrężnego prądu okołobiegunowego (Antarctic Circumpolar Current). To połączenie wysokich gazów cieplarnianych, zmienionej cyrkulacji oceanicznej i rozległej południowej pokrywy lodowej czyni późny oligocen cennym analogiem klimatu przyszłego.

Odczytywanie historii klimatu z maleńkich muszli

Zespół skupił się na stanowisku Ocean Drilling Program 689, na Maud Rise w Oceanze Południowym, gdzie osady gromadziły się równomiernie na dnie oceanu. W tych warstwach mułu wyodrębnili jednokomórkowe organizmy zwane bentosowymi foraminiferami, których muszle z węglanu wapnia zachowują chemię i temperaturę pradawnej wody morskiej. Poprzez pomiary izotopów tlenu oraz stosunku magnezu do wapnia w muszlach badacze rozdzielili zmiany temperatury wód dennych od zmian globalnej objętości lodu. Następnie porównali ten zapis objętości lodu z izotopami dwóch metali, neodymu i ołowiu, zamkniętymi w otaczającym osadzie. Te izotopy metali działają jak kody kreskowe wskazujące typy skał erodowanych na kontynencie antarktycznym oraz intensywność ich rozdrabniania i wietrzenia.

Pokrywa lodowa pulsowała zgodnie z wahaniami osi Ziemi

Rekord oparty na tlenu pokazuje, że pokrywa lodowa Antarktyki w tym milionowym przedziale czasu była daleka od statyczności. Objętość lodu wahała się między stanami porównywalnymi z dzisiejszą masą lodu Antarktyki lub nawet większymi a znacznie mniejszymi konfiguracjami, lecz nigdy nie zniknęła całkowicie. Te wahania korelowały nie tylko z długimi, powolnymi zmianami orbity Ziemi, znanymi jako cykle ekscentryczności, ale także z około 41‑tysięcznym cyklem nachylenia osi, czyli precesji (obliquity). Oznacza to, że kąt osi Ziemi—kontrolujący, ile światła słonecznego dociera do wysokich szerokości południowych—mocno regulował wzrost i cofanie się antarktycznego lodu, nawet przy wysokim poziomie dwutlenku węgla. W niektórych okresach odtworzone zmiany objętości lodu dorównywały tym, które wywnioskowano dla późniejszych zlodowaceń pliocenu i plejstocenu.

Skład skał ujawnia zmieniającą się erozję

W miarę jak pokrywa lodowa rozszerzała się i kurczyła, zdzierała różne zestawy skał i dostarczała ich fragmenty oraz rozpuszczone produkty do oceanu. Zapisano to w zmieniających się sygnaturach izotopowych neodymu i ołowiu na stanowisku 689. W chłodniejszych, silniej zlodowaconych okresach osady wykazują impulsy izotopowe wskazujące na silniejszą erozję starych skał wschodniej Antarktydy w pobliżu krawędzi, prawdopodobnie gdy grubszy lód posuwał się naprzód, a góry lodowe eksportowały rumosz. W cieplejszych fazach sygnał przesuwa się w stronę „otwartoceanicznego” tła zdominowanego przez materiały krążące w obrębie Wielkiego Wiru Weddella. Przez dużą część zapisu zmiany izotopów metali śledzą wahania objętości lodu, wiążąc erozję kontynentalną i regionalną cyrkulację oceaniczną bezpośrednio z narastaniem i kurczeniem się pokrywy lodowej.

Dowód na długożyjącą wschodnioantarktyczną olbrzymkę

Jednym z najbardziej wymownych wyników jest różnica między izotopami ołowiu w powłokach pochodzących z wody morskiej a tymi w stałych fragmentach skalnych. Ten trwały rozjazd wskazuje na sposób intensywnego, nierównomiernego wietrzenia chemicznego typowego dla skał mielonych pod rozległą pokrywą lodową. Autorzy pokazują, że ten „niezgodny” sygnał wietrzenia był już wyraźny pod koniec oligocenu i pozostał stabilny przez cały milion lat objęty badaniem. W połączeniu z dużymi, lecz niepełnymi wahaniami objętości lodu wskazuje to na znaczną, długożyjącą wschodnioantarktyczną pokrywę lodową, która nigdy nie zniknęła, nawet w najcieplejszych interwałach. Dla dzisiejszych czasów przesłanie jest takie: duża, w większości lądowa pokrywa lodowa Antarktyki może przetrwać wysokie stężenia dwutlenku węgla, ale wciąż może zmieniać się dramatycznie na skalach czasowych rzędu dziesiątek tysięcy lat—zmiany, które przekładałyby się na poważne, powtarzające się wahania globalnego poziomu morza.

Cytowanie: Creac’h, L., Brzelinski, S., Lippold, J. et al. Short-term Antarctic ice-sheet dynamics during the late Oligocene. Commun Earth Environ 7, 189 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03217-4

Słowa kluczowe: pokrywa lodowa Antarktyki, paleoklimat, oligocen, zmiana poziomu morza, Ocean Południowy