В статье, недавно опубликованной в Наука, профессор Неле Меклер из Бергенского университета и его коллеги утверждают, что климат между 35 и 60 миллионами лет назад мог быть значительно теплее, чем мы думали. Их открытие предполагает, что данный уровень CO₂ может привести к большему потеплению, чем указывалось в предыдущих работах, и это намекает на то, что океан циркулировал по-другому в этом теплом, свободном ото льда климате.

Их выводы основаны на новых измерениях изотопов углерода и кислорода, обнаруженных в раковинах крошечных существ, называемых бентосными фораминиферами или «форами», которые жили на морском дне в то время. Более ранняя работа с аналогичными образцами оценивала температуру с помощью изотопов кислорода — метод, который мог быть сбит с толку изменениями в том, сколько воды было заперто во льду на полюсах, и, в меньшей степени, изменениями солености океана. В новом исследовании использовалась техника, которая более надежно регистрирует температуру и давала гораздо более теплые цифры.

Новый, более четкий термометр

Изотопы кислорода бентосных форм были основой древних исследований глобального климата, причем последние наиболее подробные записи датируются 60 миллионами лет назад. Глубинные температуры океана отражают температуру поверхности океана во временных масштабах более 1000 лет, потому что глобальная «конвейерная лента» циркуляции океана вращается в этих временных масштабах. Изотопы кислорода в этой воде отражают температуру поверхности океана и, соответственно, глобальный климат, потому что воду с более тяжелым изотопом кислорода-18 испарить немного труднее, чем воду с кислородом-16; когда море теплее и больше испарения, в океанах накапливается кислород-18.

Это накопление изотопов откалибровано по температуре, но эта калибровка требует знания солености океана и того, сколько воды заперто в ледяных шапках. «Глобальный [oxygen isotope] кривая… всегда имела эту полускрытую неопределенность из-за двойного влияния температуры и объема льда, которое мы теперь можем разрешить, используя слипшиеся изотопы», — сказала Сьерра Петерсен из Мичиганского университета, не участвовавшая в исследовании Меклера.

Метод слипшихся изотопов устраняет необходимость делать предположение о том, сколько воды заключено во льду, потому что он одновременно измеряет уровни углерода-13, обнаруженные в том же образце карбоната кальция в форамовой раковине. Термодинамика благоприятствует «слипанию» более тяжелых изотопов в карбонате кальция в холодной воде, но по мере нагревания воды все большее влияние оказывает энтропия, и более тяжелые изотопы все больше рассеиваются в веществе оболочки. Степень сгущения изотопов калибруется по температуре в лаборатории для различных материалов, что позволяет измерять слипшиеся изотопы для измерения температуры в глубоком временном интервале.

Новый метод показывает, что между 57 и 52 миллионами лет назад в бездне Северной Атлантики было около 20°C. Это большое отличие от данных по изотопам кислорода, которые давали температуры 12–14°C. «Там намного теплее», — сказал Меклер. Для сравнения, сегодняшний эквивалент составляет около 1–2°C.