Zeme atrodas Holocēna laikmetā jau apmēram 12 000 gadus, kas ir siltāks periods pēc ledus laikmeta. Tomēr šajā laikmetā notika apmēram 22 pēkšņu aukstuma periodu, kas ilga vairākus gadsimtus un izraisīja ledāju izplatīšanos.
"Līdz šim šim fenomenam nebija pārliecinoša skaidrojuma. Vienmēr šķita, ka kaut kas pietrūkst," saka no SNF atbalstītā Alise Peina no Bāzeles Universitātes. Starp aizdomām bija dienvidu virzienā plūstoši ledus kalni, saules aktivitātes svārstības vai okeāna straumju izmaiņas.
Pēcdoktorante kopā ar starptautisku komandai rūpīgāk izpētīja vēl vienu ideju: vulkānu aktivitāti. Viņas pētījums, kas publicēts žurnālā Nature Communications, apliecina, ka izvirdumi, visticamāk, izraisīja ilgstošos aukstuma periodus. Pētnieki sniedz arī pārliecinošu skaidrojumu par mehānismu.
Vienlaicīgi vulkānu izvirdumi un ledāju izplatīšanās
Komanda savāca visu informāciju par spēcīgiem vulkānu izvirdumiem Holocēnā no dažādiem avotiem. Tādi bija 51, no kuriem daudzi Rietumtempā pie Klusā okeāna uguns gredzena. Reģionā ir daudz aktīvu vulkānu, jo tur Zemes garozas plātnes saskaras un rada eksplozīvus izvirdumus.
Vulkānu notikumu laikus varēja noteikt ar ārkārtīgi augstu precizitāti, izmantojot Arktikas un Antarktikas ledus serdes un organisko materiālu ieslēgumu datēšanu pelnu nogulumos. Atjaunotā vulkānu akmeņu datēšana sniedza papildu informāciju.
Šo informāciju pētnieki salīdzināja ar ilgstošu aukstuma periodu iestāšanos Holocēnā. Šo fāžu datēšana galvenokārt balstījās uz informāciju par maksimālo ledāju izplatību. Tas tika veikts, analizējot morēnas, kuras ledus mēles pārvieto.
Rezultāts: Vairāk nekā astoņdesmit procentos ledāju izplatība notika vienlaikus ar vismaz vienu vulkānu izvirdumu. "Apvienojot mūsu statistiskās analīzes rezultātus ar esošajām paleoklimatiskajām rekonstrukcijām, mēs esam ļoti pārliecināti, ka tas nav sagadījums. Turklāt analīze arī sakārto visas līdzšinējās zināšanas par mehānismiem," norāda Peina.
Temperatūras apstākļi tiek izjaukti
Saskaņā ar šiem, vulkāna izvirdums dažkārt samulsina Zemes enerģijas līdzsvaru tā, ka klimats mainās globāli: izvirduma laikā atmosfērā tiek ievadītas sēra daļiņas, kas atvaida ienākošo saules gaismu. Tā rezultātā Zeme Ziemeļu puslodē atdziest.
Arktiskā jūras ledus paplašinās, tādējādi okeāns izdala mazāk siltuma uz atmosfēru. Tas maina okeāna straumju gaitu. Papildus tam zema spiediena mitrs laika apgabals ap ekvatoru pārvietojas uz dienvidiem - un vēsā zona paplašinās.
"Visi šie efekti pastiprinās viens otru, līdzīgi sniega bumbas principam," norāda Peina. Galu galā kļūst tik auksti, ka ledāji sāk augt, it īpaši augstākās vietās, piemēram, Šveicē.
Lai tas notiktu, ir jāizpildās zināmiem nosacījumiem. Ja vulkāna izvirdums ir pārāk vājš, sēra daļiņas nenonāk augstākajā atmosfērā. Ja tas ir pārāk spēcīgs, putekļu kolonna var sabrukt savā smagumā, ievadot relatīvi mazāk sēra augstākajā atmosfērā.
Peina uzsver: šo fenomenu nedrīkst sajaukt ar notikumiem 1816. gadā "Vasaras bez vasaras" gadā. Tajā laikā Tambora vulkāna izvirdums mūsdienu Indonēzijā izraisīja vairāku grādu temperatūras kritumu, izraisot pasaules mēroga neveiksmes un badu. Tomēr šī ietekme ilga tikai vienu gadu, līdz putekļi no atmosfēras izzuda.
Ar ilgākajiem aukstuma periodiem tas ir savādāk. "Sēra daļiņas tikai sāk sniega bumbu. Bet to ietekme uz Zemes sistēmu saglabājas desmitgadēm vai pat gadsimtiem ilgi, ilgi pēc tam, kad daļiņas ir izskalojušās no atmosfēras."
Prognozes ir sarežģītas
Liela jautājuma ir, vai šāds vulkānu izraisīts aukstuma periods varētu notikt arī tuvākajā nākotnē. "Mūsu pētītajos notikumos klimats bija dabiskā stāvoklī," norāda pētniece. Šobrīd tas cilvēka ietekmes dēļ atrodas nekad agrāk nepieredzētā stāvoklī.
Daži pētnieki uzskata, ka tādēļ klimats iegūs izlādes stāvokli daudz vieglāk notikumos kā vulkānu izvirdumi. Citi uzskata pretēji, ka vulkānu izvirdums mūsdienās būtu tikai ūdens piliens uz karsta akmeņa, ņemot vērā pašreiz notiekošās lielās atmosfēras izmaiņas. "Jo vairāk mainās mūsu klimats, jo sarežģītāki kļūst procesi," norāda Peina. "Šeit vēl ir milzīga nezināšanas plaisa jāaizpilda.
Preses kontaktinformācija:
Alice R. Paine
Vides zinātņu katedra
Bāzeles Universitāte
Bernoullistrasse 32
4056 Basel
Tel.: +41 61 207 2880
E-Mail: alice.paine@unibas.ch