Результаты исследования, опубликованные 26 декабря в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, показывают, что рост ледяных щитов и, как следствие, падение уровня моря произошли на удивление быстро и намного позже в ледниковом цикле, чем предполагалось в предыдущих исследованиях.

"Это означает, что более 50 процентов глобального объема льда во время последнего ледникового максимума выросло менее чем 46 000 лет назад, — говорит автор статьи, доцент кафедры наук о Земле и планетах Калифорнийского университета в Санта-Крузе  Тамара Пико. — Это важно для понимания связи между климатом и ледяными щитами, потому что это означает, что рост ледяных щитов начался с существенной задержкой  после падения глобальной температуры".

С наступлением ледниковых периодов глобальный уровень моря падает, поскольку все больше и больше воды на Земле оказывается запертым в массивных ледяных щитах, но когда именно происходят эти процессы, трудно определить. Во время последнего ледникового максимума, начавшегося 26 500 и закончившегося 19 000 лет назад, ледяные щиты покрывали большие участки Северной Америки. Значительно понизившийся уровень моря обнажил обширную территорию, известную как Берингия, которая простиралась от Сибири до Аляски и была домом для стад лошадей, мамонтов и других представителей плейстоценовой фауны. По мере таяния ледяных щитов Берингов пролив снова был затоплен примерно от 13 000 до 11 000 лет назад.

Результаты нового исследования интересны с точки зрения миграции людей. Они сокращают промежуток времени между появлением сухопутного моста и прибытием людей в Америку. Точный период, когда это произошло, до сих пор не установлен, но некоторые исследователи предполагают, что люди могли жить в Берингии на протяжении всего ледникового периода.

"Люди, возможно, начали переправляться, как только образовался сухопутный мост", — говорит Пико.

В новом исследовании ученые использовали анализ изотопов азота в отложениях морского дна, чтобы определить, когда за последние 46 000 лет Берингов пролив был затоплен. Первый автор Джесси Фармер из Принстонского университета, руководивший изотопным анализом, измерил соотношение изотопов азота в остатках морского планктона, сохранившихся в кернах отложений, собранных со дна моря в трех местах в западной части Северного Ледовитого океана. Из-за различий в азотном составе тихоокеанских и арктических вод Фармер смог определить, когда тихоокеанские воды впадали в Арктику.

Пико, специализирующаяся на моделировании уровня моря, сравнила результаты Фармера с моделями уровня моря, основанными на различных сценариях роста ледяных щитов.

"Это дает совершенно независимое ограничение глобального уровня моря в этот период времени, — рассказывает Пико. — Некоторые из предложенных историй ледяных щитов довольно сильно различаются. Теперь мы смогли узнать прогнозируемый уровень моря в Беринговом проливе, и посмотреть, какие из них согласуются с данными по азоту".

По ее словам, результаты подтверждают недавние исследования, показывающие, что глобальный уровень моря был намного выше до последнего ледникового максимума, чем предполагали предыдущие оценки. Средний глобальный уровень моря во время последнего ледникового максимума был примерно на 130 метров ниже, чем сегодня. Однако фактический уровень моря в конкретном месте, таком как Берингов пролив, зависит, например, от деформации земной коры под весом ледяных щитов.

"Это похоже на тесто, которое ударили сверху — кора тонет подо льдом и поднимается по краям, — говорит Пико. — Кроме того, ледяные щиты настолько массивны, что оказывают гравитационное воздействие на воду. Я моделирую эти процессы, чтобы увидеть, как будет меняться уровень моря по всему миру, и, в данном случае, посмотреть на Берингов пролив".

Полученные данные указывают на сложную взаимосвязь между климатом и глобальным объемом льда и предлагают новые пути для изучения механизмов, лежащих в основе ледниковых циклов.