Оледенения позднего плейстоцена прекратились из-за наклона оси Земли, а не из-за эксцентриситета орбиты
Учёные пришли к выводу, что на самом деле самый короткий орбитальный цикл, прецессия, по-видимому, оказал наибольшее влияние на ледниковую цикличность в геологической истории. В позднем плейстоцене именно прецессионное воздействие в северном полушарии летом способствовало значительному таянию ледниковых щитов и прекращению ледникового периода. Эти выводы были основаны на изотопах кислорода (один и тот же элемент с разными атомными массами), в результате чего более теплые условия вызывают испарение более легкого 16O, в результате чего вода обогащается более тяжелым 18O, который затем включается в раковины организмов, живущих в океане, например, одноклеточные фораминиферы.
Соотношения изотопов кислорода (18O/16O) в бентосных фораминиферах Северной Атлантики соответствуют датированию по записям спелеотем и известным циклам наклона и прецессии.
Кредит: Хобарт и др. 2023.
Ледниковая цикличность Земли часто рассматривалась в масштабе 100 000 лет, особенно для позднего плейстоцена (~ 11 700–129 000 лет назад) со сменой периодов обширных полярных и горных ледниковых щитов на более теплые межледниковые периоды, когда ледниковые щиты и ледники отступали с последующим повышением уровня моря. Считается, что это связано с тремя ключевыми факторами, влияющими на количество солнечной радиации, достигающей Земли от Солнца.
Эксцентриситет, называемый циклами Миланковича, учитывает изменение формы орбиты Земли от круглой до более эллиптической в течение 100 000 лет, тогда как наклон относится к различному «наклону» оси планеты от 22,1 до 24,5 градусов в течение 41 000 лет (способствуя временам года) и прецессии, что представляет собой направление оси Земли и может сделать контраст между сезонами более резким в одном полушарии по сравнению с другим.
Хотя цикл эксцентриситета считается основным фактором, определяющим ледниковые/межледниковые циклы, новые исследования показали, что вместо этого они могут быть результатом серии циклов наклона или прецессии (особенно если первый доминировал до 800 000 лет назад). Чтобы проверить эту теорию, Бетани Хобарт, докторант-исследователь Калифорнийского университета, и ее коллеги смоделировали воздействие прекращения ледникового периода на 23 000 и 41 000 летние циклы.
В публикации Nature Geoscience были предложены три гипотезы: 1) прецессия, вызванная эксцентриситетом, при которой слабые циклы прецессии связаны с почти круговыми орбитами, и поэтому летняя инсоляция, достигающая поверхности Земли, низкая, что способствует накоплению ледяных щитов; 2) оледенение прекращалось каждые два или три цикла наклона, то есть примерно каждые 100 000 лет; или 3) и прецессия, и наклон привели к переключению между оледенением и межледниковьем.
Исследовательская группа пришла к выводу, что на самом деле самый короткий орбитальный цикл, прецессия, по-видимому, оказал наибольшее влияние на ледниковую цикличность в геологической истории. В позднем плейстоцене именно прецессионное воздействие в северном полушарии летом способствовало значительному таянию ледниковых щитов и прекращению ледникового периода.
Эти выводы были основаны на изотопах кислорода (один и тот же элемент с разными атомными массами), в результате чего более теплые условия вызывают испарение более легкого 16O, в результате чего вода обогащается более тяжелым 18O, который затем включается в раковины организмов, живущих в океане, например, одноклеточные фораминиферы.
Микроскопические фораминиферы обнаружены в кернах отложений, полученных из глубин океана, при этом анализ записей позднего плейстоцена выявил отчетливое быстрое уменьшение соотношения 18O / 16O, что указывает на изменения глубоководной температуры в результате изменения объема льда.
Датирование орбитальных изменений основывалось на записях спелеотемов (отложений минералов в пещерах; кальцитовые сталактиты являются примером) из Китая, что позволило создать возрастную модель за последние 640 000 лет. Предыдущие исследования установили, что изменения климата в Северной Атлантике быстро распространились на регионы с муссонами, причем прекращение ледников соответствует более слабым муссонам, и поэтому записи образования можно считать синхронными с ледяными записями.
В ходе этой работы исследовательская группа выявила девять событий прекращения ледникового периода, три из которых отмечены звездочкой и обозначают частичное прекращение, а остальные полностью переходят от ледниковых условий к межледниковым. Циклы прецессии заметно различаются между окончаниями ледников, что, по мнению Хобарта и его коллег, можно объяснить конкурирующим влиянием наклона, а также переменным размером ледникового покрова в начале каждого цикла. Таким образом, они рассчитывают, что продолжительность между циклами варьируется от 90 400 до 115 500 лет, при этом более отчетливые изменения прецессии являются четким индикатором чувствительности ледниковых щитов позднего плейстоцена.
