Mikroskamieniałości ujawniają zmiany Oceanu Południowego na przestrzeni czasu geologicznego
Antarktyczny Ocean Południowy ma kluczowe znaczenie dla łagodzenia skutków zmian klimatu, ponieważ pochłania aż 75% nadmiaru ciepła wytwarzanego przez ludzi i 40% dwutlenku węgla związanego z działalnością ludzką. Jednak cieplejsze prądy Oceanu Południowego przyspieszają destabilizację pokrywy lodowej Antarktydy. W międzyczasie, zmiany prądów oceanicznych w dalszej odległości od brzegu wywołują bardziej ekstremalne zjawiska pogodowe i klimatyczne na półkuli południowej. Jednak sposób, w jaki zmiany oceanograficzne w pobliżu pokrywy lodowej są powiązane z tymi na morzu, nie jest nadal dobrze zrozumiany. W ramach projektu OceaNice, finansowanego przez Europejską Radę ds. Badań Naukowych, opracowano i zastosowano narzędzia do rekonstrukcji warunków panujących na Oceanie Południowym w ciepłych okresach w przeszłości geologicznej. „Rekonstrukcja tego, jak Ocean Południowy, pokrywa lodowa Antarktydy i klimat polarny zmieniały się podczas geologicznych epizodów ocieplenia i ochłodzenia, pomaga nam w zrozumieniu systemu jako całości” — mówi Peter Bijl, koordynator projektu. Jeśli badane okresy będą charakteryzować się poziomami dwutlenku węgla w atmosferze podobnymi do tych prognozowanych na to stulecie, uzyskane wyniki powinny poprawić modelowanie przyszłych zmian klimatycznych na Oceanie Południowym (i poza nim).
Rekonstrukcja przeszłych warunków na powierzchni oceanu
Zespół wykorzystał grupę skamieniałego planktonu znaną jako cysty bruzdnic, jako wskaźniki dla dawnych warunków związanych z lodem morskim, temperaturą i upwellingiem (wypływaniem na powierzchnię głęboko położonych wód bogatych w składniki odżywcze). Scharakteryzowanie współczesnego pokrewieństwa współczesnych gatunków bruzdnic (na przykład preferowana temperatura, warunki odżywcze i warunki lodu morskiego) pozwala naukowcom wywnioskować, jakie warunki musiały istnieć w przeszłości, aby mogły żyć gatunki skamieniałe obecne w rdzeniach osadów. Pięćdziesiąt lat ogólnoświatowych odwiertów oceanicznych dostarczyło niezbędnych rdzeni osadów do analizy skamieniałych bruzdnic z wielu miejsc Oceanu Południowego. „Porównanie składu gatunkowego na współczesnym dnie Oceanu Południowego z warunkami panującymi w wodzie, ujawnia preferencje poszczególnych gatunków. Zastosowaliśmy tę wiedzę do skamieniałych szczątków w rdzeniach osadów, które zawierają stos skamieniałych warstw dna morskiego z czasów minionego ciepłego klimatu. Znajdujące się w nich skamieniałe cysty bruzdnic powiedziały nam, jakie warunki oceaniczne musiały panować podczas tych okresów ciepłego klimatu” — wyjaśnia Bijl z Uniwersytetu w Utrechcie, gospodarza projektu. Skupiono się na zmianach glacjalnych i interglacjalnych, a także na długoterminowym ochłodzeniu klimatu w ciągu ostatnich 20 milionów lat. Dodatkowo molekularne pozostałości grupy archeonów również zachowane w skamieniałych osadach dna morskiego, zostały wykorzystane jako dodatkowe narzędzie do rekonstrukcji przeszłej temperatury oceanu. Organizmy te wytwarzają swoje cząsteczki występujące w błonach w różny sposób, w zależności od panującej temperatury. „Te organiczne wskaźniki dostarczają absolutnych paleotemperatur z przeszłości, ich konkretne wartości liczbowe. Dzięki projektowi OceaNice wykazaliśmy, że cysty bruzdnic mogą też działać jako paleotermometry” — dodaje Bijl. Innym kluczowym rezultatem było lepsze zrozumienie tego, jak zmieniały się naprawdę warunki Oceanu Południowego wraz z pokrywą lodową Antarktydy na przestrzeni ostatnich 20 milionów lat: położenie równoleżnikowe frontów oceanicznych, rozwój równoleżnikowego gradientu temperatur oraz zmienność warunków oceanicznych w cyklach glacjalnych i interglacjalnych.
Poprawa dokładności prognoz zmian klimatu
Wkład projektu OceaNice w systemowe zrozumienie współzależności między zmianami klimatu, zmianami oceanów i zmianami pokrywy lodowej ostatecznie poprawi dokładność prognoz zmian klimatu opartych na emisjach. Obecnie zespół dalej rozwija wskaźniki oparte na cystach bruzdnic poprzez projekt uzupełniający realizowany na pokrywie lodowej Zachodniej Antarktydy. „Zrekonstruujemy interakcje między lodem a oceanem podczas najpoważniejszych deglacjacji, aby zrozumieć konsekwencje gwałtownych zrzutów słodkiej wody na oceanografię Oceanu Południowego” — zapowiada Bijl. „Następnie zbadamy wydajność Oceanu Południowego jako pochłaniacza dwutlenku węgla”.
Słowa kluczowe
OceaNice, Antarktyda, pokrywa lodowa, plankton, skamieniałości, zmiana klimatu, Ocean Południowy
