10 Minutės
Paslaptingas cheminis signalas Grenlandijos lede
Grenlandijos centrinėje dalyje išgautos ledo gręžinio analizėje aptiktas ryškus, trumpalaikis platinos koncentracijos šuolis, datuojamas maždaug prieš 12 800 metų. Šis anomalinis ženklas buvo interpretuojamas kaip kriminalistinė žinia apie katastrofišką išorės įvykį — meteorito ar kometos smūgį — kurį kai kurie tyrėjai siūlė kaip galimą staigaus atšalimo epizodo, vadinamo Jaunesniuoju Dryasu, pradžią. Tačiau nauji geocheminiai tyrimai nukreipia link žymiai mažiau egzotiško šaltinio: vulkaninės kilmės emisijų, tikėtina susijusių su plyšių arba povandeniniais išsiveržimais Šiaurės Atlanto regione, ypač Islandijoje. Ši perspektyva reikalauja peržiūrėti ankstesnes išvadas ir įvertinti vulkanizmo rolę klimato perėjimuose.
Jaunesnysis Dryasas buvo dramatiškas, beveik tūkstantmetį trukęs atšalimo grįžimas prie ledyninių sąlygų, prasidėjęs maždaug prieš 12 870 metų ir trukęs iki maždaug 11 700 metų. Šiauriniame pusrutulyje temperatūros smuko, Europos miškai traukėsi, juos pakeitė išplitusi tundra, o tropinės kritulių juostos pasislinko pietų link. Ištirti, kas inicijavo šį greitą atšalimą, yra svarbu — tai padeda suprasti, kaip didelės išorinės jėgos (pvz., ugnikalnių išsiveržimai, meteoriniai smūgiai ar vandenyno cirkuliacijos pokyčiai) gali įstumti jautrią klimato sistemą į naują būklę. Atvirumas įvairioms hipotezėms skatina tarpdisciplininius metodus ir griežtą datavimo kontrolę.
Mokslinis kontekstas ir konkuruojančios hipotezės
Yra dvi pagrindinės paaiškinimų kategorijos, kurios konkuruoja mokslinėje diskusijoje. Ilgus dešimtmečius dominuojanti hipotezė pabrėžia masyvų gėlo vandens išsiveržimą iš ištirpusių Šiaurės Amerikos ledynų, dėl kurio sutriko Atlanto meridioninės apvertinės cirkuliacijos mechanizmas ir susilpnėjo šilumos transportas į šiaurę. Tokia paaiškinimo schema akcentuoja lėtus, bet didelio masto hidrologinius pokyčius ir jų poveikį globaliai termaliniai struktūrai.
Alternatyvios idėjos siūlo staigų, iš išorės sukeliamą trikdį: vieni tyrėjai argumentavo, kad meteoro ar kometos smūgis į atmosferą įnešė didelį kiekį dulkių, aerosolių ir ištirpimo produktų, kurie laikinai sumažino saulės spinduliuotę. Kiti siūlė vieną ar kelis netipinius vulkaninius įvykius — itin gausius sieros junginių išmetimus į stratosferą, galinčius sukelti hemisferinį atšalimą per metų dešimtis. Abi alternatyvos sutelkia dėmesį į greitą, stiprų radiacinio balanso pokytį ir jo pasekmes klimato grandininėms reakcijoms.
Vienas iš svarbių argumentų už meteorito versiją kilo 2013 m., kai Greenland Ice Sheet Project (GISP2) ledo gręžinyje buvo pranešta apie staigų platinos kiekio padidėjimą. Chemikinis pėdsakas — aukšta platinos koncentracija kartu su žemu irridžio ir platinos santykiu — neišsiskyrė tipinės meteoritų sudėties požymiais ir taip pat neatitiko laukiamų vulkaninių uolienų ženklų. Kai kurie autoriai pasiūlė hipotezę apie netipinį, pagamintą iš geležies turtingą kosminį kūną, kuris galėtų paaiškinti šį neatitikimą; tačiau ši interpretacija iškėlė daugiau klausimų dėl sudėties, geofizikos ir pasklidimo mechanizmų.
Nauji analizės duomenys: vulkaninės kilmės patikrinimas
Siekiant patikrinti vulkaninę alternatyvą, tyrėjų grupė surinko 17 putelių (pumice) mėginių iš Laacher See išsiveržimo nuosėdų Vokietijoje — tai buvo didelis ugnikalninis įvykis, priekinis laikotarpis sutapo su Jaunesniojo Dryaso intervalu ir pasižymi neįprasta geocheminėmis savybėmis. Komanda atliko trasos elementų analizę, ypatingą dėmesį skirdama platinos ir irridžio kiekiams bei kitiems retiesiems metalams, kad sudarytų Laacher See pelenų ir išmetamųjų medžiagų cheminį profilį. Tokia palyginamoji analizė yra esminė, norint nustatyti, ar vietinis Europos vulkanizmas galėtų būti Grenlandijos ledo anomalijos šaltinis.
Mėginių imimo ir geochemijos metodika
Analitiniai darbai pasitelkė aukštos jautrumo metodikas, kurios leidžia aptikti platiną žemesnėmis už ppm ribomis ir tiksliai kiekybiškai nustatyti irridį bei kitas chalcofilei priskiriamas medžiagas. Tyrime naudotos masių spektrometrijos, induktyviai sujungtos plazmos sistemų ir kitų metodų kombinacijos, leidžiančios ne tik kiekybiškai nustatyti koncentracijas, bet ir įvertinti izotopinius santykius bei galimas taršos šaltinių įtaką. Be to, mokslininkai iš naujo peržiūrėjo ledo gręžinio chronologijas, kad patikslintų laiko ryšį tarp platinos šuolio ir Jaunesniojo Dryaso atšalimo pradžios.
Rezultatai buvo lemiami: Laacher See putos praktiškai neturėjo aptinkamų platinos kiekių; išmatuotos koncentracijos buvo tokios mažos, kad dažnai krito iki arba žemiau analitinių nustatymo ribų. Šis faktas daro Laacher See neįtikėtinu tiesioginiu Grenlandijos platinos anomalijos šaltiniu. Be to, atnaujinti ledo gręžinių datavimai parodė, kad platinos šuolis prasidėjo maždaug 45 metus po dokumentuotinos Jaunesniojo Dryaso atšalimo pradžios — per ilgas laiko skirtumas, kad šis platinos šuolis būtų pirminis to atšalimo sukėlėjas. Šios datos atskiros analizės taip pat pabrėžia datavimo netikrumų svarbą ir poreikį integruoti skirtingas chronologines priemones (pvz., dendrochronologiją, varvinę tekstūrą ir radiokarbono pataisas).
Įrodymai nurodo Islandijos plyšių ar povandeninius išsiveržimus
Jei Laacher See yra ne priežastis, kokie vulkaniniai procesai galėtų generuoti trumpalaikį, tačiau ryškų platinos signalą Grenlandijos lede ir paaiškinti neįprastą irridžio–platinos santykį? Lyginamosios analizės parodė geriausią geocheminį sutapimą tarp ledo gręžinio signalo ir vulkaninių dujų kondensatų, gaunamų iš išsiveržimų, kurie intensyviai sąveikauja su vandeniu — ypač povandeninių arba po ledu vykstančių išsiveržimų. Tokios sąveikos keičia garų fazių cheminę pusiausvyrą ir leidžia tam tikriems metalams kauptis kondensatuose bei aerosoluose.
Islandijos vulkaninės sistemos yra ypač svarbios šiai hipotezei. Deglaciacijos laikotarpiu sumažėjęs viršutinio sluoksnio slėgis ant Islandijos plutonos skatina didesnį magma gamybą ir gali paskatinti ilgalaikes plyšių išsiveržimų fazes. Plyšių sistemos Islandijoje gali išlikti aktyvios metus ar net dešimtmečius — tai atitinka aptiktos platinos anomalijos maždaug 14 metų trukmę, užregistruotą ledo gręžinyje. Kai išsiveržimai vyksta po vandeniu arba po ledu, jūros vanduo ir tirpantis ledo vanduo intensyviai sąveikauja su magma ir dujų fazėmis: tai gali nuplauti sierą iš dujų, pakeisti metalų paskirstymą, ir suskirstyti chalcofilinius elementus į skirtingas frakcijas, kurios vėliau konsoliduojasi kaip kondensatai.
Šios metalais praturtintos vulkaninės dujos ir smulkūs dalelių paketai gali pakilti į atmosferą ir būti toliau transportuojami į Grenlandiją, kur nusėda ant ledo sluoksnio. Transporto kelias priklauso nuo atmosferinės cirkuliacijos modelių, laiko, sezoniškumo ir dalelių dydžio; pavyzdžiui, smulkūs aerosoliniai daleliai gali keliauti tūkstančius kilometrų, tuo tarpu sunkesni kondensatai nusėda greičiau. Todėl, norint įvertinti šiandieninį ledo užrašą, svarbu integruoti oro masių srautų rekonstrukcijas, chemines modelių prognozes ir žemėlapius, kurie atskleistų galimus išsiveržimų šaltinius.
Istoriniai precedentai patvirtina šį mechanizmą. Tyrimai apie VIII a. Katlos išsiveržimą rodo 12 metų sunkiųjų metalų, tokių kaip bismutas ir tallis, šuolį Grenlandijos ledo gręžiniuose, o X a. Eldgjá išsiveržimas paliko kadmio anomaliją glaciariniuose įrašuose. Nors šiose analizėse specialiai nebuvo matuota platina, jos parodo, kad islandiniai išsiveržimai gali pristatyti epizodinius sunkiųjų metalų impulsus Grenlandijai. Tokie pavyzdžiai sustiprina mintį, jog tam tikros vulkaninės sąlygos — ypač vandens sąveika — gali sukurti išskirtines metalų koncentracijas, matomas tolimuose ledo sluoksniuose.
Vulkaninio kondensato hipotezė taip pat paaiškina neįprastą irridžio bei platinos santykį: jūros vanduo ir vanduo–magma sąveikos gali pakeisti chalcofilinių elementų paskirstymą garuose ir kondensatuose, sukurdamos sudėtį, kuri skiriasi nuo įprastinių subaerial vulkaninių uolienų ir nuo tipiškų meteoritų. Tokios procesinės detalės pabrėžia, kad geocheminiai pėdsakai nėra unikalūs vienam šaltiniui; reikia atsižvelgti į sąveikų spektrą, kuriame vulkanizmas ir hidrologija kartu formuoja unikalų cheminį parašą.
Padariniai Jaunesniojo Dryaso sukeltiems mechanizmams
Kadangi platinos šuolis laike vėluoja keliasdešimt metų po pirmojo Jaunesniojo Dryaso atšalimo, mažai tikėtina, kad jis buvo pirminis tos staigios klimato permainos sukėlėjas. Vis dėlto nepriklausomi ledo gręžinių duomenys rodo didelį sieros turinčių vulkaninių signalų įsišaknijimą tiesiai prie Jaunesniojo Dryaso pradžios (maždaug prieš 12 870 metų), kas atitinka didelės stratosferinės sulfato injekcijos scenarijų, galintį sukelti trumpalaikį globalinį atšalimą. Didelis išsiveržimas — nepriklausomai ar tai būtų Laacher See, dar neidentifikuotas Šiaurės pusrutulio ugnikalnis ar keli aukštų platumų išsiveržimai — galėjo suteikti papildomą radiacinę verčių permainą, reikalingą nudžiuginti sistemas, esančias tarp glaciarinio ir interglaciario balanso.
Vulkaniniai aerosolai gali sumažinti į žemę patenkančios saulės spinduliuotės kiekį, skatinti jūros ledo plėtimąsi, modifikuoti atmosferos cirkuliaciją ir trikdyti vandenyno bei atmosferos šilumos mainus. Šios grandininės atsiliepimų reakcijos, veikiančios ant jau nestabilios klimato ribos, gali sustiprinti viena ar kelis vulkaninius impulsus iki ilgesnio šalto periodo. Svarbu pabrėžti, kad nauji duomenys menkina kosminį paaiškinimą, grindžiamą platinos šuoliu, tačiau jie nepaaiškina visų kitų tariamų smūgio įrodymų, pvz., sferulių arba vadinamųjų „juodųjų kilimų" sedimentų sluoksnių. Todėl pilnas Jaunesniojo Dryaso priežasčių modelis greičiausiai reikalauja kelių įrodymų linijų susiejimo — geocheminių, sedimentologinių ir paleoekologinių — iš skirtingų vietovių ir žemynų.
Ekspertų įžvalgos
„Šis tyrimas pabrėžia, kaip sudėtingus geologinius parašus galima interpretuoti keliais būdais,“ sakė dr. Laura Hayes, vulkanologė ir paleoklimato tyrėja. „Aukštos tikslumo trasos elementų analizės ir patikslintos ledo gręžinių chronologijos yra esminės, norint atskirti egzotišką kosminį kūną nuo žemės kilmės vulkaninių procesų. Islandijos plyšių ir povandeniniai išsiveržimai yra patikimi trumpalaikių metalų anomalijų Grenlandijos lede šaltiniai — ir jie primena, kad vulkanizmas, tinkamai susidėliojus chronologijai bei foninėms sąlygoms, gali sukelti regioniškai reikšmingus klimato padarinius." Tokios ekspertų nuomonės pabrėžia tarpdisciplininių duomenų svarbą ir kviečia tolesnių tyrimų integracijai.
Išvados
Peržiūrėjus Grenlandijos platinos šuolį, labiausiai sutinkama ir paprastumo principu paaiškinama hipotezė yra vulkaninė kilmė, susijusi su Islandijos plyšių ar po vandeniu vykusiais išsiveržimais. Laacher See putos neturi reikšmingo platinos parašo, leidžiančio sieti tą išsiveržimą su ledo gręžinio anomalija, o platinos pikas užfiksuotas dešimtmečiais vėliau nei Jaunesniojo Dryaso pradžia — todėl jis mažai tikėtinas kaip pirminis šoko veiksnys. Visgi kiti sieros turtingi vulkaniniai įrašai sutampa su Jaunesniojo Dryaso pradžia ir palaiko idėją, kad dideli Šiaurės pusrutulio išsiveržimai, o ne vienkartinis katastrofiškas smūgis, yra rimtas kandidatas paaiškinti staigų klimato persilaužimą.
Tolimesni darbai bus būtini, kad visiškai išnarpliotume įvykių seką: aukštos erdvinės ir laikinės raiškos ledo gręžinių tyrimai, platesni transekto trasos elementų tyrimai įtariamų vulkaninių nuosėdų mėginiuose, o taip pat integruoti modeliniai įvertinimai, simuliuojantys vulkaninių aerosolų radiacinius ir dinamikos efektus. Tik susiejus daugiaplanį duomenų rinkinį — geocheminį, chronologinį, sedimentologinį ir klimatinį — bus galima aiškiai nustatyti mechanizmus, nulėmusius Žemės įkritimą į Jaunesniojo Dryaso atšalimo fazę.
Šaltinis: sciencealert
Palikite komentarą