Forskare har länge vetat att en minskning av Atlanten strömmar som ger varmt vatten till norra halvklotet från tropikerna skapade abrupt nedkylning, känd som den yngre Dryas kalla perioden nästan 13, För 000 år sedan, men orsaken till detta fenomen har inte bevisats.
Nu tror ett team av forskare från USA och Kanada att de har svaret - inmatning av färskvatten från Laurentide Ice Sheet som drar sig tillbaka från Lake Superior -bassängen, skapa en flod genom de nedre stora sjöarna till St Lawrencebukten och Nordatlanten.
Fynden är viktiga eftersom det kan hända igen, ett resultat av att både Grönlands isark har smält och en betydande ökning av färskvatten från Arktis genom ökat regn och snö. Studien belyser också hur känslig Atlanten är för förändringar i tillförseln av färskvatten.
Resultaten av studien har publicerats online i Geologi , en publikation av Geological Society of America.
"Det har dokumenterats att den atlantiska meridionalen välter cirkulation, eller AMOC, bromsat på grund av färskt vatten, men det har varit lite enighet om hur, "noterade Anders Carlson, en geolog och medförfattare vid Oregon State University i studien. "Vissa forskare har hävdat i flera år att det har varit denna sötvattenväg, men andra säger att regionen fortfarande var iskyld när kylperioden började.
"Vissa människor har till och med spekulerat i att en komet orsakade kylperioden. Vi hittade övertygande bevis, dock, att det var sötvatten - en flod i storleken på Mississippi som rann ut i Nordatlanten. "
Nyckeln till forskargruppens upptäckt kom från provtagning av stenblock i regionen där Laurentide Ice Sheet en gång dominerade norra halvklotet, som täcker cirka 5 miljoner kvadratkilometer och når en tjocklek av 8, 000 till 10, 000 fot vid vissa punkter. Den sista istiden var högst cirka 23, 000 år sedan och dominerade landskapet tills det började dra sig tillbaka när planeten värmdes.
Glacial reträtt tog mer än 10, 000 år, Carlson noterade, men "vändpunkten" som orsakade minskningen av Atlanten kan ha hänt på en enda sommar.
"När inlandsisen drog sig tillbaka, det fanns enorma sötvattenssjöar som rann ut i Mississippi och in i Mexikanska golfen, "Sa Carlson." Men någon gång, Lake Superior-regionen blev isfri och det var som att ta bort en damm. Det vattnet flyttade från en södra dränering till en östlig dränering, och in i Nordatlanten. "
Resultatet blev en betydande nedkylning av Nordatlanten som ledde till lägre temperaturer på land - så mycket som 10 grader Celsius (eller cirka 18 grader Fahrenheit) på lite mer än ett sekel.
Carlson och hans kollegor gick in på fältet för att se om de kunde ta reda på när Lake Superior-bassängen blev isfri, därmed öppnas sötvattenvägen till Nordatlanten. De provade stenblock i hela regionen för att se hur länge de hade utsatts för kosmiska strålar. När de kosmiska strålarna träffade kvarts i berget, det delar upp elementen och skapar beryllium-10.
"I huvudsak var det vi gjorde för att mäta solbränna på klipporna, "Sa Carlson." Det kosmiska bombardemanget av neutroner lämnar en tydlig bild av just när dessa stenar först exponerades för solen. Bevisen visar att Lake Superior deglacierades 13, För 000 år sedan, mycket tidigare än man tidigare trodde. "
Stenbeviset möjliggjordes genom användning av en masspektrometer ungefär lika stor som en basketplan vid Purdue University. Tekniken, kallad acceleratormasspektrometri, använder en äldre generation kärnfysikpartikelaccelerator för att mäta enskilda atomer-i detta fall beryllium-10-produceras i dessa stenblock av kosmiska strålar.
"Detta nya tillvägagångssätt gör att vi kan begränsa tidsintervallet för när områden blir isfria från tusenåriga tidsskalor ner till några århundraden, "sa Marc Caffee, en Purdue-fysiker och medförfattare till studien. "Går framåt, det kommer att göra det möjligt för oss att vara mycket mer exakt när det gäller att mäta ismarginalernas reträtt och deras förhållande till klimatförändringarna. En nyckel för att förstå framtida klimatförändringar är en detaljerad förståelse för tidigare klimatförändringar. "
Även om resultaten av denna studie kan ha löst en långvarig kontrovers, säger forskarna, många aspekter av tidigare klimatförändringar är fortfarande dåligt förstådda. Det kosmiska bombardemanget av ytmaterial ger en klocka som forskare kan använda för att förstå samband mellan orsak och verkan i tidigare klimatförändringar.
Det skulle krävas en betydande ökning av sötvattentillförseln i Nordatlanten för att välta strömmarna igen, Carlson påpekade - grönlandsisens smältning över cirka 1, 300 år tillsammans med en enorm ökning av färskvatten från Arktis.
"Modeller visar att när planeten värms kommer Arktis att få mer snö på vintern och mer regn på sommaren, "Carlson sa." Ökningen av nederbörd sker redan. "
