Обращаем внимание на то, что эффективный темп накопления осадка в океанических отложениях для кернов с осадком возрастом во много миллионов лет составляет в лучшем случае величину порядка нескольких сантиметров за 1000 лет, и если темпы биотурбации могут размыть сигнал короткого отрезка времени, то антропоцен, вероятно, будет выглядеть всего лишь как участок толщиной несколько сантиметров, и появится в летописи почти мгновенно.
Устойчивые изотопные аномалии углерода, кислорода, водорода и азота
Начиная с середины 18-го века, люди высвободили более 0,5 триллиона тонн ископаемого углерода путём сжигания угля, нефти и природного газа (Le Quéré et al., 2016), со скоростью, на порядок превышающей таковую у естественных долговременных процессов его высвобождения или поглощения. Кроме того, была широко распространена вырубка лесов, и двуокись углерода поступала в воздух в процессе сжигания биомассы. Весь этот углерод имеет биологическое происхождении, и потому обеднён изотопом 13C по сравнению с гораздо большими запасами неорганического углерода (Revelle & Suess, 1957). Таким образом, соотношение 13C и 12C в атмосфере, океане и почвах уменьшается (воздействие, известное как «эффект Зюсса» (Quay et al., 1992)), и на настоящий момент изменение составляет около 1‰ δ13C в поверхностных слоях океана и в атмосфере, начиная с доидустриальной эпохи (Böhm et al., 2002; Eide et al., 2017) (рис. 1 (a)).
Как следствие увеличения содержания ископаемого углерода в системе, с дополнениями в виде изменения количества сажи, другими отличными от CO2 следовыми парниковыми газами (например. N2O, CH4 и хлорфторуглероды (ХФУ)), глобальная индустриализация сопровождалась потеплением — на данный момент примерно на 1 °C, считая с середины 19-го века (Bindoff et al., 2013; GISTEMP[4] Team, 2016). Из-за зависящего от температурных условий фракционирования в образовании карбонатов (Kim & O’Neil, 1997) (−0,2‰ δ18O на 1 °C) и жёсткой корреляции во внетропической зоне между температурой и δ18O (между 0,4 и 0,7‰ на 1 °C) (и ∼8× более чувствительной для изотопов дейтерия относительно водорода (δD)), мы ожидаем, что данное повышение температуры будет обнаружимо в поверхностных океанических карбонатах (в частности, у фораминифер), в органических биомаркерах, летописи пещерных отложений (сталактитах), в озёрных рачках-остракодах и кернах льда из высоких широт, хотя в рамках, рассматриваемых в данном случае масштабов времени можно будет выявить лишь первые два случая.
Сжигание ископаемого топлива, изобретение процесса Габера-Боша, повсеместное применение азотных удобрений и ускоренный темп фиксации азота, связанный с культивируемыми растениями, оказали значительное воздействие на азотный цикл (Canfield et al., 2010) — оно таково, что аномалии δ15N уже обнаружимы в отложениях, удалённых от цивилизации (Holtgrieve et al., 2011).
Летопись осадочных отложений
Есть множество причин значительного увеличения сноса осадка реками, и, соответственно, его отложения в прибрежных природных средах. Появление сельского хозяйства и связанного с ним сведения лесов привело к значительному усилению эрозии почв (Goudie, 2000; National Research Council, 2010). Кроме того, шлюзование рек (таких, как Миссиссипи) привело к значительно большему отложению океанских осадков, чем могло бы наблюдаться в ином случае. Данную тенденцию несколько ослабляет параллельное увеличение количества речных плотин, которые снижают объёмы осадка, сносимого вниз по течению. В дополнение к этому повышение температуры и увеличение содержания водяного пара в атмосфере стали причиной большей интенсивности осадков (Kunkel et al., 2013), что само по себе также привело бы к большей эрозии, по крайней мере, в отдельных регионах. Эрозия берегов также возрастает как следствие повышения уровня моря, а в полярных областях она усиливается за счёт уменьшения количества морского льда и таяния вечной мерзлоты (Overeem et al., 2011).
4
GISTEMP — программа анализа температур земной поверхности, реализуемая Институтом космических исследований имени Годдарда, США.