В 2010 году в Сибири у побережья моря Лаптевых была обнаружена туша шерстистого мамонта. Давно вымерший зверь по прозвищу Юка умер около 28 000 лет назад. Тем не менее, ее тело было на удивление хорошо сохранившимся, с участками покрасневшего меха, мозгом, который был в значительной степени неповрежденным, и клеточными структурами, похожими на ядра.
Как ее труп продержался так долго, не разлагаясь? Короткий ответ: Юка была заморожена, но не внутри какого-то ледника или айсберга. После смерти Юка оказалась в слое так называемой вечной мерзлоты.
Что такое вечная мерзлота и где она?
Как известно, вода замерзает при температуре 32 градуса по Фаренгейту (0 градусов по Цельсию). Вечная мерзлота - это любой материал грунта, такой как почва, отложения и горные породы, который остается при температуре ниже нуля в течение как минимум двух лет подряд. Известно, что около 25 процентов всей суши Северного полушария покрыто вечной мерзлотой.
Американский палеонтолог Саймон В. Мюллер впервые ввел термин «вечная мерзлота», сочетание слов «постоянный» и «мороз». Несмотря на это название, вечная мерзлота не вечна. Из-за изменения климата она тает в больших количествах. Это имеет серьезные последствия как для окружающей среды, так и для экономики.
Вообще говоря, вечная мерзлота имеет тенденцию возникать в местах, где средняя температура воздуха составляет 0° по Цельсию (32° по Фаренгейту) или ниже каждый год. По данным Национального центра данных по снегу и льду, большая часть вечной мерзлоты Северного полушария находится между высокими широтами от 60 до 68 градусов северной широты. Сибирь, Канада, Аляска и часть Скандинавии изобилуют этим холодным торфом.
Южнее вечная мерзлота, как правило, находится в высокогорных районах, таких как Тибетское нагорье, горный хребет Гиндукуш и Швейцарские Альпы. Вечная мерзлота не так распространена ниже экватора, но она лежит под частью Новой Зеландии, Анд и Антарктиды.
Также, как меняется его местоположение, меняется и его состав; это не однородно. Некоторые участки свободны ото льда, в то время как другие состоят из льда более чем на 30 процентов. Точно так же глубина, возраст и протяженность вечной мерзлоты могут сильно различаться.
Часто вечная мерзлота находится под «активным слоем» земли, который сезонно оттаивает и снова замерзает. Сама вечная мерзлота может иметь толщину от менее 3,2 фута (1 метр) до более 4 921 фута (1500 метров).
И это может стать неоднородным. Северная Аляска занимает «зону сплошной вечной мерзлоты». Это означает, что вечная мерзлота лежит под более чем 90 процентами местности. Но в более низких широтах это другая история. Практически все к югу от горного хребта Брукс находится в «прерывистой зоне вечной мерзлоты». Здесь вечная мерзлота находится под меньшим процентом поверхности земли.
Снег, деревья и вода
Как ни парадоксально это звучит, снег - действительно хороший изолятор. Поэтому, когда его толстые одеяла остаются на поверхности круглый год, они могут держать землю слишком теплой для вечной мерзлоты. Точно так же в местах, где вечная мерзлота уже существует, изолирующие слои поверхностного снега могут нагревать ее.
Но если снег - помеха, то торф - благо. Торф, широко распространенный в южной части Арктики и вокруг нее, представляет собой своего рода субстрат, состоящий из частично разложившихся органических веществ (например, мхов и болотных растений). По большому счету, земля под ним сохраняется прохладной, защищенной от солнечного тепла. Таким образом, торф защищает вечную мерзлоту.
Вечнозеленые леса тоже протягивают руку помощи. Своими густо игольчатыми ветвями сосны ограничивают количество солнечного света и снега, попадающих на поверхность земли. При этом вечнозеленые растения помогают удерживать вечную мерзлоту от таяния. Поэтому неудивительно, что вечная мерзлота распространена под кустами сосен в высокогорных и высокогорных районах.
Договоренность является взаимовыгодной. Поскольку жидкая вода не может просочиться сквозь твердую вечную мерзлоту, она действует как дренажный барьер. Незамерзшая вода, впитавшаяся в активный слой, попадает туда. Эта вода, которой запрещено проникать глубже в землю, поддерживает некоторые растения, живущие на поверхности.
Глубокое прошлое и неопределенное будущее
Иногда вечная мерзлота образуется вместе с самой землей. Когда это происходит, температура вновь отложенных почв, отложений и горных пород очень быстро достигает 32 градусов по Фаренгейту (0 градусов по Цельсию). С другой стороны, вечная мерзлота также может образоваться, когда существующий образец незамерзшего грунта охлаждается от уровня поверхности вниз.
Возраст вечной мерзлоты в Прадхо-Бей на Аляске составляет как минимум 500 000 лет. А некоторым участкам вечной мерзлоты под канадской территорией Юкон может быть более 700 000 лет.
Внутри последнего ученые нашли древнюю конскую ногу с образцами ДНК. Вечная мерзлота может сохранять все виды органических веществ в течение длительного периода времени. В 2012 году российские ученые фактически регенерировали живые тундровые растения из плодов ледникового периода, которые были заключены в вечную мерзлоту около 30 000 лет.
К сожалению, по мере таяния вечной мерзлоты захваченный органический материал разлагается, высвобождая углерод и метан в атмосферу. Эти газы усугубляют изменение климата. А плохая новость заключается в том, что согласно исследованию 2019 года, опубликованному в Nature Communications, различные залежи вечной мерзлоты по всему миру прогрелись примерно на 39,7-32,8 градуса по Фаренгейту (0,39-0,1 градуса по Цельсию) в период с 2007 по 2016 год.
В настоящее время около 1,7 миллиарда тонн (1,6 миллиарда метрических тонн) углерода находится в вечной мерзлоте. Ученые не знают, сколько этого будет выброшено в атмосферу, если нынешние тенденции оттаивания сохранятся, или как быстро оно улетучится. Но некоторые прогнозы не радуют.
Что еще хуже, когда вечная мерзлота оттаивает, это может дестабилизировать ландшафт. Только в городе Норильске, Россия, более 100 жилых домов были повреждены из-за размягчения когда-то твердой вечной мерзлоты под ними. Потепление вечной мерзлоты также вызвало оползни, осушенные озера и разрушенные дороги.
ВОТ ЭТО УДИВИТЕЛЬНО
Помните шерстистого мамонта Юку, найденного в вечной мерзлоте Сибири в 2010 году? Она настолько хорошо сохранилась, что в начале 2019 года ученым удалось извлечь из ее клеток 88 структур, похожих на ядра, и попытаться «уговорить» их вернуть к жизни. Команда вводила ядра в клетки яичников мышей, и, хотя клетки так и не разделились полностью, они завершили процесс, называемый «сборкой веретена», который является шагом, подтверждающим присоединение хромосом к структурам веретена до того, как родительская клетка разделится на две дочерние клетки. Довольно крутая штука!