Тектоника как двигатель течений: исследователи реконструировали, когда и как возникло Гольфстрим и другие крупные океанские течения. Отложения и окаменелости в кернах показывают, что в первую очередь за это ответственны изменения в Гибралтарском и Панамском проливах около пяти миллионов лет назад. Только когда они сузились или даже полностью сомкнулись, токи по-настоящему заработали.
Океанические течения оказывают огромное влияние на наш климат - Гольфстрим, например, переносит так много тепла из тропической Атлантики на северо-восток, что зимы в Северной Европе относительно мягкие и влажные по сравнению с широта. В то же время этот перенос тепла приводит к похолоданию в Южной Атлантике, процессу, также известному как тепловое пиратство.
Как развивались атлантические течения?
Однако с геологической точки зрения ход глобальных океанских течений, какими мы их знаем сегодня, относительно молод. Он сформировался около шести-двух с половиной миллионов лет назад, в геологическую эпоху плиоцена. Определяющую роль в этом сыграли, например, движения тектонических плит, которые открыли и закрыли проливы между Северной и Южной Америкой.
Как именно развивалось сегодняшнее тепловое пиратство Северной Атлантики в ходе тектонических изменений, до сих пор было недостаточно известно. Сайрус Карас из Центра исследований океана Гельмгольца GEOMAR в Киле и обсерватории Ламонта Доэрти и его коллеги теперь более подробно изучили это на основе глубоководного бурения в Северной и Южной Атлантике.
Фораминиферы как современные свидетели
Ядра морского дна содержат окаменелости одноклеточных микроорганизмов, которые когда-то жили в океане. «Если вы исследуете эти так называемые фораминиферы изотопно-геохимически и с помощью следового анализа, данные позволят нам реконструировать физические граничные условия прошлых океанов, такие как температура моря, с высокой степенью точности», - объясняет Карас.
„Наше исследование показывает, что тектонические изменения в Гибралтарском проливе в Средиземном море, формирование Центральноамериканского сухопутного моста и сужение Индонезийского морского пути оказали огромное влияние на глобальный переворот океанской циркуляции в хронологическом порядке и, таким образом, также на температурах в Северной и Южной Атлантике», - сообщает соавтор Дирк Нюрнберг из GEOMAR.
Сначала Гибралтар, затем Панама
Это началось с изменения стока Средиземного моря около 5,3 миллиона лет назад. Это сначала ослабило атлантическую опрокидывающую циркуляцию, что привело к потеплению Южной Атлантики по сравнению с Северной Атлантикой. Но затем, 4,8-3,8 млн лет назад, связь между Атлантикой и Тихим океаном в Центральной Америке также сузилась, пока полностью не закрылся сухопутный мост из Панамы.
Это разделение Тихого и Атлантического океанов усилило Гольфстрим, как исследователи могли видеть по ископаемым фораминиферам. Это, в свою очередь, привело к потеплению Северной Атлантики примерно на два градуса по Цельсию за счет Южной Атлантики, из которой извлекалось это тепло. По сей день это обеспечивает перенос тепла на север и «тепловое пиратство» в Северной Атлантике. Затем, примерно 3,8-3 миллиона лет назад, Индонезийский морской путь сузился и немного ослабил глобальную опрокидывающую циркуляцию.
«Эти результаты показывают, как локальные тектонические изменения навсегда изменили температуру в Северной и Южной Атлантике и, таким образом, оказали прямое влияние на глобальный климат», - говорит Карас.