В российской Арктике, в толще многолетнемёрзлых пород, хранятся уникальные природные архивы — повторно-жильные льды. Они формируются веками: зимой земля растрескивается от мороза, трещины заполняются снегом, который весной тает и снова замерзает. Так, слой за слоем, вырастают ледяные жилы, достигающие десятков метров в высоту. Каждый слой — это запись погоды одной конкретной зимы.
Старший научный сотрудник МГУ Надежда Буданцева вместе с коллегами собрали образцы этих льдов в Сибири и на Чукотке. Учёные проанализировали содержание стабильных изотопов кислорода и водорода — особых «разновидностей» атомов, соотношение которых напрямую зависит от температуры воздуха в момент выпадения осадков. Чем холоднее зима, тем легче (обеднённее тяжёлыми изотопами) снег.
Главная сложность в работе с Арктикой — катастрофическая нехватка метеостанций и исторических наблюдений. Здесь и приходят на помощь ледяные жилы. Они фиксируют изотопный состав зимних осадков на протяжении тысячелетий, фактически заменяя отсутствующие приборы.
Автор составила карты изоскейпов — линий одинаковых изотопных значений — для двух периодов: позднего плейстоцена (30–12 тысяч лет назад) и голоцена (последние 11,7 тысячи лет). Эти карты позволяют восстанавливать не только изотопный состав, но и январские температуры воздуха.
Что показали древние льды
Для позднего плейстоцена — эпохи мамонтов — выяснилось неожиданное: пространственное распределение изотопов в жилах было очень похоже на современное. Это означает, что характер переноса воздушных масс над Сибирью принципиально не изменился. Атлантические циклоны по-прежнему доминировали от Урала до Якутии, а влияние Тихого океана на востоке оставалось слабым. Зато температуры были совершенно иными. В Западной Сибири 20–18 тысяч лет назад среднеянварские температуры оказались на 8–10 °C ниже нынешних. В Северной Якутии разница достигала тех же величин.
В голоцене, который считается относительно тёплой геологической эпохой, картина тоже неоднозначна. Для севера Западной Сибири и Чукотки удалось построить региональные изоскейпы для трёх временных интервалов. И повсюду значения δ¹⁸O в голоценовых жилах оказались на 1–3 промилле ниже, чем в современных ледяных ростках (возрастом до 100 лет). В пересчёте на температуру это означает, что в середине и начале голоцена зимы были холоднее, чем сегодня. Кроме того, прослеживается чёткий континентальный эффект: чем дальше от океана, тем беднее изотопами лёд, что соответствует снижению зимних температур вглубь материка.
Практическая ценность и глобальный контекст
Автор подчёркивает, что изоскейпы — инструмент, востребованный не только в палеоклиматологии. В последние годы такие карты активно строят для осадков, речных и подземных вод, ледников и даже тканей животных. С их помощью, например, можно определить происхождение контрабандной древесины, выяснить маршруты миграции перелётных птиц или проверить подлинность продуктов питания: изотопный «почерк» воды из конкретного региона неизбежно попадает в местные растения и животных.
Для самой Арктики эти исследования критически важны. Климатические модели не могут быть точными без данных о естественной изменчивости температур в прошлом. То, что мы наблюдаем сегодня — таяние вечной мерзлоты, сдвиги в циркуляции атмосферы, — должно оцениваться на фоне долгосрочных трендов за десятки тысяч лет.
Автор признаёт: построенные карты пока достаточно схематичны, данных по российской Арктике всё ещё крайне мало. Каждое новое бурение, каждая надёжная радиоуглеродная датировка способны уточнить или даже изменить представления. Но главные изотопные тренды, скорее всего, сохранятся: зимние осадки в Сибири 30 тысяч лет назад имели тот же пространственный рисунок, что и сегодня, но были заметно холоднее.
Работа выполнена в рамках государственного задания МГУ имени М.В. Ломоносова. Автор благодарит профессора Ю.К. Васильчука, заложившего основы изотопных палеотермометрических реконструкций по повторно-жильным льдам ещё в 1990-е годы.
Ледяные жилы не заменят метеорологов, но они — единственные свидетели, которые видели арктическую зиму собственными слоями. И они продолжают говорить, если уметь слушать.
Результаты исследования опубликованы в журнале «Арктика и Антарктика».
Изображение на обложке: разработано Magnific
