Геология, климат и ледниковый покров Антарктиды: полный научный обзор

Введение и географическое положение. Континент Антарктида расположен асимметрично вокруг Южного полюса, почти целиком южнее Антарктического круга (66°33'39" ю.ш.). Его площадь составляет около 5,46 млн кв. миль (14 млн км²), что делает его пятым по величине континентом Земли. Практически вся поверхность скрыта под массивным ледяным щитом, от которого в омывающий континент Южный океан выступают крупные шельфовые ледники. Антарктида была открыта в 1820 году русской экспедицией под руководством Михаила Лазарева и Фабиана Готтлиба фон Беллинсгаузена. Современный правовой статус определяется Договором об Антарктике 1959 года, который закрепляет демилитаризованный статус континента и приоритет научных исследований.

Трансантарктические горы в северной части Земли Виктории, Антарктида.

Геологическое строение и основные регионы. Трансантарктические горы простираются от моря Росса до моря Уэдделла, разделяя континент на две различные геологические структуры. К востоку от хребта расположен древний Восточно-Антарктический кратон, а к западу — более молодая и тектонически активная Западная Антарктида. Этот горный массив является ключевым географическим и геологическим рубежом, формирующим рельеф и влияющим на распределение ледниковых покровов. Его образование связано с ранними этапами горообразования на континенте.

Восточно-Антарктический кратон. Данный регион представляет собой стабильный докембрийский кратон, содержащий одни из древнейших пород на планете. В его архейских ядрах, таких как Земля Эндерби и холмы Вестфолд, обнаружены гнейсы возрастом до 3,8 млрд лет. Напьерский комплекс в Земле Эндерби свидетельствует о событиях сверхвысокотемпературного метаморфизма около 2,5 млрд лет назад. Этот древний кратон сформировал ядро суперконтинента Гондвана и характеризуется сглаженным, преимущественно подледным рельефом.

Геология Западной Антарктиды. В отличие от восточной части, Западная Антарктида является геологически сложным регионом, собранным из нескольких микроплит и террейнов. К ним относятся Антарктический полуостров, Земля Мэри Бэрд и террейн гор Элсуорт. Регион обладает более расчлененным горным рельефом и покрыт Западно-Антарктическим ледяным щитом (ЗАЛЩ), чья потенциальная нестабильность представляет глобальный риск повышения уровня моря. Антарктический полуостров является самым молодым образованием, сформированным в ходе Андского орогенеза.

Откол айсберга от ледяного фронта у острова Аделаиды, Антарктида.

Тектоническая история и горообразование. Основные горные системы континента сформированы в результате различных орогенных событий. Трансантарктические горы были подняты во время Росского орогенеза около 500 млн лет назад в кембрийский период. Горы Элсуорт, достигающие высоты 4880 метров, образовались значительно позже — около 190 млн лет назад в раннем мезозое. Окончательное формирование Антарктиды произошло в процессе распада Гондваны, когда тектоническая граница вдоль Трансантарктических гор и Антарктического полуострова была непрерывной с зоной субдукции, образовавшей Анды.

Палеонтологическая летопись и палеоклимат. Ископаемые остатки фиксируют перемещение континента через различные климатические зоны. В раннем палеозое, будучи частью Гондваны, Восточная Антарктида находилась в экваториальных широтах, где накапливались богатые ископаемыми морские известняки. К девонскому периоду она сместилась к югу, о чем свидетельствуют остатки наземной растительности в песчаниках гор Элсуорт. Крупное позднепалеозойское оледенение произошло, когда Гондвана располагалась над полюсом, после чего распространились болотные леса с флорой Glossopteris.

Мезозойская и кайнозойская история. После Массового пермского вымирания климат стал жарким и аридным. В мезозойскую эру территорию покрывали леса из хвойных и буковых деревьев, где обитали рептилии, такие как Lystrosaurus, а в окружающих морях — аммониты. Ледниковая изоляция континента началась в кайнозойскую эру, когда произошло окончательное отделение Антарктиды от других материков и формирование циркумполярного течения. Это привело к резкому похолоданию и образованию постоянного ледяного покрова.

Современный климат и уникальные среды. Антарктида — самый холодный, сухой и ветреный континент планеты. Абсолютный минимум температуры (-89,2°C) зафиксирован на станции Восток. Внутренние районы представляют собой полярную пустыню, где на Южном полюсе выпадает менее 10 см осадков в год. Крупнейшая безмяжная область — Сухие долины Мак-Мердо, используемые NASA как аналог марсианского ландшафта. Здесь микробная жизнь сохраняется в почвах, а летом образуются временные водотоки. Континент регулярно подвержен действию катабатических ветров, стекающих с полярного плато.

Антарктический ледяной щит и его роль. Антарктический ледяной щит — крупнейший резервуар пресной воды на Земле, содержащий около 70% её запасов. Его средняя толщина превышает 1,6 км, а полное таяние привело бы к повышению глобального уровня моря примерно на 70 метров. Стабильность щита неоднородна: древний Восточно-Антарктический ледяной покров относительно стабилен, тогда как Западно-Антарктический ледяной щит (ЗАЛЩ) демонстрирует признаки деградации. Таяние шельфовых ледников, таких как Ларсен B в 2003 году, напрямую связано с атмосферным потеплением.

Влияние глобального потепления и исследования. Воздействие антропогенного изменения климата на Антарктиду сложно и неоднозначно. В то время как Антарктический полуостров — один из самых быстро нагревающихся регионов планеты, в центральных областях наблюдаемая картина менее выражена. ЗАЛЩ остается критическим объектом изучения из-за потенциала необратимого и быстрого отступления по механизму нестабильности морских ледников. Международные научные программы непрерывно мониторят баланс массы ледников, динамику шельфовых ледников и роль Антарктиды в глобальной климатической системе, что позволяет уточнять прогнозы будущего изменения уровня Мирового океана.

Сведения об авторах и источниках:

Авторы: Тимоти Куски

Источник: Энциклопедия наук о Земле и космосе

Данные публикации будут полезны студентам и аспирантам геологических специальностей, профессиональным геологам-тектонистам, специалистам в области геодинамики и региональной геологии, а также всем, кто интересуется фундаментальными процессами формирования и эволюции земной коры.