Как снег превращается в климатический архив
Сначала снег накапливается рыхлым слоем. Под тяжестью новых осадков он уплотняется: воздух между кристаллами постепенно оказывается заперт внутри пор, а затем — в отдельных пузырьках льда. Поэтому ледяной керн, цилиндр, который извлекают бурением, содержит два разных свидетельства прошлого: состав древней атмосферы в пузырьках и химический состав самой воды, из которой вырос снег.
Изотопы показывают температуру не напрямую
Молекулы воды бывают немного разными: в одних атом кислорода легче, в других — тяжелее. При испарении и переносе влаги тяжёлые молекулы ведут себя иначе: им сложнее перейти в пар, а при охлаждении они охотнее выпадают из облаков. В результате снег в холодных условиях обычно содержит меньше тяжёлого кислорода относительно лёгкого.
Учёные измеряют это соотношение и используют его как термометр с климатической калибровкой. Это не показание мгновенной температуры, как на уличном приборе: на изотопный состав также влияют путь воздушных масс и условия образования осадков. Но последовательность измерений по слоям позволяет восстановить изменения температуры в прошлом.
Два архива в одном керне
Пузырьки дают возможность исследовать воздух, существовавший во время формирования льда, включая содержание атмосферных газов. Изотопы же рассказывают прежде всего об условиях, при которых выпал снег. Эти записи связаны, но не совпадают по времени: снег должен уплотниться, прежде чем воздух окончательно окажется заперт, поэтому газ в пузырьке может быть моложе окружающего его льда.
Сопоставляя химические измерения с глубиной и последовательностью слоёв, исследователи строят хронологию климатических перемен. Получается не дневник погоды, а многослойная запись: лёд хранит следы условий, при которых выпадал снег, а пузырьки — образцы атмосферы, которой тогда дышала планета.
