Датировка антарктических морен: валуны залива Маргерит

По валунам на трёх моренах в заливе Маргерит на западе Антарктического полуострова впервые напрямую датировали неогляциальные отложения. Возраст морены у ледника Шумсмит на острове Хорсшу группа под руководством Атиллы Чинера из Института наук о Земле Евразии Стамбульского технического университета оценила в 496 ± 79 лет и отнесла её образование к малому ледниковому периоду. Статья вышла в Quaternary Science Reviews, о результатах 27 октября сообщила пресс-служба университета.

Мореной называют гряду камней и обломков, которую движущийся лёд сгребал к своему краю и оставил после отступания. До этой работы отложения неогляциала (похолодания, которое началось около 4 тысяч лет назад и закончилось примерно 200 лет назад) в заливе Маргерит не датировали вовсе, хотя наступления льда в последние тысячелетия фиксировали в других районах полуострова: по озёрным и морским осадкам, поднятым береговым террасам и остаткам мхов.

Как валун превращается в дату

Датировать саму гряду напрямую нельзя, зато можно датировать валуны на её гребне. Пока лёд лежит сверху, космические лучи до породы почти не доходят. Когда лёд уходит, поверхность открывается, и в верхних сантиметрах камня начинает накапливаться бериллий-10, редкий изотоп, который космические лучи рождают при столкновениях с атомами в породе. Чем дольше поверхность остаётся открытой, тем больше изотопа. Его концентрацию измеряют в лаборатории и пересчитывают в возраст.

Представим гряду, которую лёд вытолкнул к своему краю, а через двести лет отступил. Валун на гребне начинает накапливать изотоп с того момента, когда лёд с него ушёл. Если камень потом не перевернулся, не сполз и не был закрыт другими обломками, дата покажет не возраст самой породы (ей может быть много миллионов лет), а время, которое она провела на открытом воздухе.

Ошибка появляется там, где камень уже лежал на поверхности раньше. Тогда в нём остаётся запас бериллия-10 от прошлого обнажения, и дата получается древнее события. «Антарктические породы не всегда обнуляют свои геологические часы, когда ледник их перемещает. Некоторые несут с собой более древнюю историю. Поэтому даты нужно читать вместе с окружающим ландшафтом», пояснил Чинер.

Три ледника, три разных ответа

Самый чёткий результат дала морена Шумсмита. После отбраковки образцов с более древним сигналом авторы получили 496 ± 79 лет: гряда образовалась в малый ледниковый период, позднюю часть неогляциала. Наступление около мыса Ротера, менее чем в 50 километрах отсюда, относят примерно к тому же времени.

У ледника Эринч, тоже на острове Хорсшу, разброс дат шире. Авторы рассмотрели разные объяснения и склоняются к возрасту 1 163 ± 403 года, то есть к более раннему наступанию в конце неогляциала. Соседняя недатированная гряда в нескольких метрах от нынешнего края льда могла возникнуть уже в малый ледниковый период, но это остаётся предположением.

У ледника Эрол на полуострове Кальметт три валуна дали возраст от примерно 2 000 до почти 10 000 лет. Камни сохранили бериллий-10 от прежнего обнажения, поэтому даты по ним оказались древнее возраста самой морены. Помогло другое наблюдение: часть гряды лежит поверх уже датированных морских террас. Значит, лёд наступил после того, как эти террасы образовались.

Авторы не утверждают, что установили границы малого ледникового периода в Антарктике. Речь о недостающем фрагменте: о датированных моренах, которые показывают, когда лёд наступал. Каждая дата идёт с погрешностью, и от того, насколько аккуратно сведены такие интервалы, зависит, можно ли разделить наступления, отстоящие друг от друга на сотни лет. Статистическая обработка данных в такой работе весит не меньше полевого сезона. Число проб и критерии отбраковки университет в сообщении не называет.

Отдельное наблюдение касается расстояний. Внутренние гряды, связанные с положением льда в малый ледниковый период, находятся всего в 25-50 метрах от нынешних краёв ледников. Само по себе это не говорит о защищённости от потепления, и авторы это оговаривают: нужно ещё понять, как на лёд повлияют рост температуры и изменения в снегопадах. «Спутники показывают, в каком состоянии антарктические ледники сейчас, а ландшафт хранит следы их прошлой активности», сказал Чинер. Недатированных морен и озёр в заливе Маргерит ещё много.