Субповерхностное потепление океана от тысячелетнего до орбитального масштаба и формирование полиний у Дроннинг Мауд Ленда в последние оледенения

Почему скрытое тепло под антарктическим льдом важно

Когда мы представляем последний ледниковый период, перед глазами встает замороженный, почти неизменный мир. Однако под морским льдом, окружающим Антарктиду, океан вовсе не был спокойным. В этом исследовании заглянули глубоко под поверхность моря Уэдделла у побережья Дроннинг Мауд Ленда в Восточной Антарктиде и обнаружили, что пульсации относительно тёплой воды неоднократно поднимались к поверхности, открывая большие участки свободной от льда воды — поли́нии. Эти скрытые выбросы тепла не расплавляли ледяной щит; возможно, они даже способствовали его росту. Понимание того, как в далеком прошлом взаимодействовали океан, лед и атмосфера, важно для прогнозов того, как современные тёплеющие океаны могут перестроить Антарктиду и повлиять на глобальный уровень моря.

Уникальная океаническая капсула времени на морском дне

Исследователи извлекли длинный донный керн с плато Бунгеншток — субморского подъема в восточной части моря Уэдделла, примерно в 70 километрах к северу от современного края антарктического шельфа. В этом керне почти непрерывно накапливались глина и крошечные раковины дрейфующих микроорганизмов — фораминифер (в частности Neogloboquadrina pachyderma) — в период между 75 000 и 20 000 лет назад, охватывая значительную часть последнего ледникового периода. Эти раковины сохраняют тонкие химические отпечатки воды, в которой они росли. Измеряя несколько независимых сигналов в раковинах — изотопы кислорода и углерода, соотношения магний/кальций и редкие «сложенные» изотопы — команда восстановила изменения субповерхностной температуры, солёности и содержания питательных веществ в верхних 50–150 метрах океана в течение десятков тысяч лет.

Теплая вода под холодной поверхностью

Сегодня верхняя часть Южного океана слоистая: очень холодный и относительно пресный поверхностный слой находится над более солёной, несколько тёплой массой «тёплой глубинной воды». Контраст плотности между этими слоями удерживает тёплую воду на глубине и помогает защищать прибрежные ледяные шельфы от таяния. Донный керн показывает, что в течение последнего ледникового периода это равновесие неоднократно нарушалось. Прокси-данные указывают на эпизоды, когда температура на глубинах 50–150 метров поднялась примерно на 1–2 °C одновременно с похолоданием в антарктическом воздухе. Эти субповерхностные потепления сопровождались также повышением солёности и плодородия, что свидетельствует о подъёме глубинной тёплой массы воды в более мелкие слои, где жили фораминиферы.

Древние поли́нии, открывающиеся в ледяном море

В самые холодные периоды последнего ледникового времени — особенно около 72–63, 58–55, 52–48, 43–40 и 38–20 тысяч лет назад — свидетельства указывают на то, что тёплая глубинная вода поднималась наиболее близко к поверхности. Авторы утверждают, что такое вертикальное перераспределение тепла и соли неоднократно ослабляло слоистость плотности и способствовало образованию открытых поли́ний у Дроннинг Мауд Ленда, несмотря на то, что в других местах ледяной покров был широким и толстым. В этих поли́ниях морской лед не мог легко формироваться или сохраняться, потому что тепло постоянно поднималось снизу и уходило в атмосферу. Независимые подсказки подтверждают эту картину: другие донные керны региона свидетельствуют о необычно высокой продуктивности и хорошей сохранности раковин в ледниковые времена, а остатки колоний снеговых буревестников на суше указывают, что открытая вода должна была быть доступна в пределах их ограниченной зоны поиска пищи, несмотря на расширенное покрытие морским льдом.

Ветер, лед и далекие океаны как соучастники

Исследование связывает эти повторяющиеся поли́нии с сетью взаимодействующих факторов, действующих на разных временных масштабах. На орбитальных масштабах порядка 41 000 лет изменения наклона оси Земли изменяли контраст между климатом низких и высоких широт. Периоды низкого наклона усиливали температурные различия между тропиками и полюсами, что способствовало более сильным западным ветрам и усиленной подаче тёплой глубинной воды в Ведделлов гир. В то же время обширный ледяной покров и сильные нисходящие (катабатические) ветры от более крупного антарктического ледяного щита помогали удерживать тепло в глубине, пока верхний океан не становился достаточно нестабильным для переворачивания. На более коротких, тысячелетних масштабах субповерхностные потепления в Южном океане, как правило, происходили, когда Атлантическая меридиональная энергичная циркуляция — ключевой компонент глобальной океанской циркуляции — была сильной. Это указывает на «качели» связи между климатическими сдвигами в Северной Атлантике и состоянием Южного океана.

Что это значит для ледниковых эпох и нашего будущего

Авторы приходят к выводу, что повторяющаяся «Ледниковая поли́ния у Дроннинг Мауд Ленда» была обычным явлением последнего ледникового периода, вероятно сопоставимой по площади с Великой поли́нией Уэдделла, наблюдавшейся в 1970‑х годах, но действовавшей в масштабе тысяч, а не нескольких лет. Выпуская тепло из океана в атмосферу во время холодных фаз, эти поли́нии могли увеличивать осадки в виде снега над Антарктидой и утолщать ледяной щит на континентальной окраине, одновременно перемешивая глубокие воды и потенциально влияя на глобальную циркуляцию и углеродное хранилище. Хотя современные поли́нии, видимые по спутниковым снимкам, формируются в других фоновых условиях, они демонстрируют, что этот регион остаётся высокочувствительным к небольшим сдвигам ветров, морского льда и структуры океана. Прошлое дает предостережение: изменения скрытого субповерхностного тепла вокруг Антарктиды могут быстро перестроить систему лед — океан, с последствиями, отражающимися по всему миру.

Цитирование: 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

Ключевые слова: Антарктические поли́нии, Циркуляция в Южном океане, субповерхностное потепление океана, последний ледниковый период, Дроннинг Мауд Ленд