Археология. В начале

Дно океана является бесценным архивом изменений климата в древности. Глубоководные керны дают длинные столбцы отложений дна океана, которые заключают в себе скелеты маленьких морских организмов, которые когда-то жили вблизи поверхности океана. Планктонические фораминиферы (протозоа), обнаруженные в глубоководных кернах, состоят в основном из карбоната кальция. При жизни их крохотные скелеты поглощали органические изотопы. Соотношение этих двух изотопов — кислорода-16 и кислорода-18 — меняется в результате испарения. Если степень испарения высока, большая часть более легкого кислорода-16 извлекается из океана, а планктон обогащается более тяжелым кислородом-18. Когда на суше во время периодов оледенения формируются огромные ледниковые панцири, уровень моря понижается, так как влага забирается континентальными ледяными шапками. В такие периоды в мировых океанах содержалось больше кислорода-18 относительно кислорода-16, это соотношение отражается миллионами фораминифер. Для измерения этого соотношения используются масс-спектрометры. Оно не отражает изменения температуры в древности, но является просто констатацией размера океанов и современного состояния суши.

Климатические изменения можно также подтвердить другими фактами, такими как изменение количества фораминифер и других морских микроископаемых в кернах. Используя статистические методики и сделав предположение, что отношение между различными видами и состоянием моря не изменилось, климатологи смогли перевести эти частоты в цифровые оценки поверхностных температур и солености океана на протяжении нескольких сотен тысяч лет и вывести климатический профиль для большей части ледникового периода (рис. 12.4). Эти данные были подтверждены в ключевых точках радиоуглеродным датированием и изучением палеомагнетизма. Магнитное реверсирование Матияма-Брюнхес 780 000 лет назад (когда магнитное поле Земли неожиданно переменилось) является ключевым стратиграфическим маркером, который можно идентифицировать как в морских кернах, так и в вулканических слоях на суше, где оно может быть точно датировано по калий-аргоновым образцам.

^{Рис. 12.4. Глубоководный керн, служащий стандартным эталоном для последних 780 000 лет, взят на Соломоновом плато в юго-западной части Тихого океана. Явление Матияма-Брюнхес произошло на глубине 11,9 метра. Выше него по пилообразной кривой идентифицируют по крайней мере восемь полных ледниковых (гляционных) и межледниковых (интергляционных) циклов}

Один из самых подробных глубоководных кернов получен в бассейне Кариока у Карибского побережья Венесуэлы. Самые верхние 5,5 метра из 170-метрового Карибского керна охватывают последние 14 000 лет, при этом скорость осаждения составляет около 30 сантиметров на 1000 лет. Четкость осаждения Кариока была настолько точной, что рентгенофлуоресцентный сканер мог считывать замеры основных концентраций титана с промежутком в 2 мм, что соответствует интервалам всего в 4 года. Концентрации титана отражают величину почвенных отложений, впадающих в бассейн Кариока, и, таким образом, дают последовательность изменений речного потока и колебания величины атмосферных осадков во времени. Высокая концентрация говорит об осадках, маленькая — о сухих условиях. Поскольку засушливые состояния в Южной Америке обычно связаны с процессами, происходящими в течении Эль-Ниньо, то колебания титана являются точным отражением не только засухи, но и состояния Эль-Ниньо. Керн Кариока пролил свет на крушение древней цивилизации майя в южных долинах Центральной Америки после VIII века н. э. Исключительная четкость в керне говорит о серии из четырех сильных засух приблизительно в 760, 810, 860 и 910 годах н. э., последняя из них продолжалась около шести лет, промежутки между ними составляли 40–47 лет. Эти показания совпадают с цифрами, полученными при исследовании озерных кернов в землях майя, — по этим данным интервалы составляли 50 лет (Хог — Haug et al., 2003).