Ученые раскрыли климатическую загадку возрастом 3 миллиона лет в антарктическом льду

Древний лед показывает, что Земля сильно охладилась при почти неизменном уровне парниковых газов. Изображение: Shutterstock

Ученые, изучающие древний антарктический лед, обнаружили новые детали того, как менялся климат Земли за последние 3 миллиона лет. Анализируя лед и крошечные пузырьки воздуха внутри него, исследователи составили более длинную и полную картину прошлых климатических условий.

Два новых исследования, опубликованные в журнале Nature, выявили удивительную закономерность. Хотя планета постепенно охлаждалась в этот период, уровень парниковых газов в атмосфере снизился лишь незначительно.

Давняя климатическая загадка

Более века ученые знали, что около 3 миллионов лет назад Земля была значительно теплее. Свидетельства включают окаменелости лесов умеренного и субтропического пояса, найденные в таких местах, как Аляска и Гренландия, а также древние береговые линии вдоль восточного побережья США от Джорджии до Виргинии, показывающие, что уровень моря был намного выше.

Однако причина этого теплого периода и последовавшего за ним похолодания оставалась неясной. Одной из главных проблем была сложность точного восстановления как глобальных температур, так и уровней парниковых газов в столь далеком прошлом.

Поиски древнейшего льда в Антарктиде

Новые исследования поступили из Центра изучения древнейшего льда Национального научного фонда, известного как COLDEX, который возглавляет Университет штата Орегон. Команда сосредоточена на поиске и анализе одного из древнейших льдов на Земле.

Исследования возглавили Джулия Маркс-Петерсон, аспирантка OSU, и Сара Шеклтон, которая проводила работу в качестве постдокторанта Принстонского университета, а сейчас является профессором Вудс-Хоулского океанографического института. Они изучали древний лед, извлеченный в Аллан-Хиллз — уникальном регионе на краю Восточно-Антарктического ледяного щита.

В отличие от типичных мест бурения ледяных кернов, в Аллан-Хиллз лед был вытолкнут вверх и деформирован движением ледяного щита. Это нарушило изначальное наслоение, поэтому вместо непрерывной временной линии исследователи получают «моментальные снимки» климатических условий из разных точек прошлого.

«Эти снимки расширяют климатические записи изо льда гораздо дальше, чем было возможно ранее», — сказал директор COLDEX Эд Брук, палеоклиматолог из Колледжа наук о Земле, океане и атмосфере OSU. «Эти более длинные записи также ставят новые вопросы об эволюции климата Земли и о том, насколько далеко в прошлое мы сможем продвинуться с данными из ледяных кернов».

Охлаждение океана, выявленное по захваченным газам

В одном исследовании использовались измерения благородных газов, сохранившихся в пузырьках воздуха, чтобы оценить изменения температуры океана с течением времени. Эти газы дают глобальный сигнал об условиях в океане.

Результаты показывают, что средняя температура океана снизилась примерно на 2–2,5 градуса Цельсия за последние 3 миллиона лет. Хотя предыдущие исследования документировали охлаждение поверхности океана, это исследование показало, что сроки охлаждения различались между поверхностными и глубокими водами.

«Благородные газы во льду дают уникальный способ увидеть изменение температуры океана», — сказала Шеклтон. «Другие методы могут дать информацию о температуре океана в одном месте, но этот дает более глобальный обзор».

Большая часть общего охлаждения произошла рано, начиная около 3 миллионов лет назад и продолжаясь около 1 миллиона лет. Этот период совпадает с образованием больших ледяных щитов в Северном полушарии. Напротив, температуры поверхности океана снижались более постепенно примерно до 1 миллиона лет назад. Исследователи предполагают, что это различие может быть связано с изменениями в том, как тепло перемещается между поверхностью и глубинами океана.

Уровни парниковых газов показали лишь скромные изменения

Используя те же образцы льда, Маркс-Петерсон и ее команда провели первые прямые измерения уровня углекислого газа и метана за последние 3 миллиона лет.

Их результаты показывают, что уровень углекислого газа в этот период обычно оставался ниже 300 ppm. Около 2,7 миллиона лет назад уровень составлял около 250 ppm, а затем снизился примерно на 20 ppm к 1 миллиону лет назад. Уровень метана оставался стабильным на уровне около 500 ppb.

Некоторые более ранние оценки, основанные на древних отложениях, предполагали более высокий уровень углекислого газа, но результаты различались. Это подчеркивает важность расширения записей ледяных кернов для повышения точности.

Для сравнения, сегодняшний уровень парниковых газов намного выше. По данным Национального управления океанических и атмосферных исследований, средний уровень углекислого газа в 2025 году составил 425 ppm, а метана — 1935 ppb.

На климат Земли повлияло не только содержание парниковых газов

Результаты показывают, что одни лишь парниковые газы не полностью объясняют долгосрочную тенденцию похолодания. Другие факторы, вероятно, играли значительную роль, включая изменения отражательной способности Земли, сдвиги в растительности и ледяном покрове, а также изменения океанической циркуляции.

«Мы надеемся, что эта работа уточнит наше представление о прошлых теплых климатах и углубит понимание того, как различные элементы земной системы взаимодействуют», — сказала Маркс-Петерсон.

Еще более древний лед может дать больше ответов

Исследование уже порождает новые вопросы. Ученые, участвующие в проекте COLDEX, продолжают изучать более древние образцы льда, чтобы продвинуть климатическую летопись еще дальше.

Недавно исследователи идентифицировали лед, возраст которого может достигать 6 миллионов лет в основании одного из кернов, и сейчас анализируют эти образцы. Также ведутся новые буровые работы для поиска дополнительного древнего льда.

Ученые работают над улучшением методов реконструкции уровня углекислого газа, изучают другие газы, захваченные во льду, и лучше понимают, как сохраняется очень древний лед. Эти усилия могут помочь определить новые места для будущего бурения и далее расширить летопись климатической истории Земли.

Источники:

Материалы предоставлены Университетом штата Орегон. Оригинал написан Мишель Кламп.

Джулия Маркс-Петерсон, Сара Шеклтон, Джон Хиггинс, Джеффри Северингхаус, Южен Ян, Кристо Буйцерт, Майкл Калк, Росс Бодетт, Валенс Хишамунда, Деметрия Ивз, Остин Картер, Андрей Курбатов, Дженна Эпифанио, Джейкоб Морган, Ян Несбитт, Майкл Бендер, Эдвард Брук. Broadly stable atmospheric CO2 and CH4 levels over the past 3 million years. Nature, 2026; 651 (8106): 647 DOI: 10.1038/s41586-025-10032-y