Появление нанопланктона при динозаврах сделало вулканы королями земного климата
Считается, что гигантские вулканические цепи — древние и мощные регуляторы климата Земли, выбрасывающие углекислый газ из ее недр. Авторы нового исследования поставили эту гипотезу под сомнение. Оказывается, роль вулканов как главного природного «отопителя» планеты — относительно недавнее явление. Ключ к разгадке ученые нашли не в раскаленной магме, а среди микроскопических существ.
a) Потоки углерода в зонах субдукции и вулканических дуг. Зелено–синим цветом обозначен объем углерода, поступающего и перерабатываемого в глубоководных желобах. Оранжевым цветом обозначен выброс в атмосферу. Объем углерода, высвобождаемого на срединно-океанических хребтах (СОХ), континентальных рифтах и вулканических дугах; b) Карбонатные платформы. Распространение карбонатных платформ (зеленый), активные платформы (светло-зеленый), древние, неактивные платформы (темно-зеленый). В этой модели активные и неактивные платформы учитываются одинаково. Общая площадь карбонатных платформ показана в современном, кумулятивном состоянии и включает только сохранившиеся и картированные структуры. Первоначально их площади были больше, так как часть пород подверглась эрозии и погребению; c) Взаимодействие зон субдукции и карбонатных платформ. Участки, где зоны субдукции пересекаются с карбонатными платформами. В этих районах вулканические дуги характеризуются повышенными выбросами углерода (фиолетовый). Расплавы, формирующиеся в зоне субдукции, взаимодействуют с карбонатными платформами континентальных дуг на малой глубине. Это приводит к растворению CO₂ в магме и ее последующему активному дегазированию, что создает дополнительный выброс углерода; d) Ключевые климатические эпохи / © Ben Mather
По мере движения тектонических плит океаническая кора погружалась в мантию Земли — этот процесс называется субдукцией. Вместе с тектонической плитой в недра планеты уходили и залежи карбоната кальция, оставленные нанопланктоном. Основная часть углерода в составе карбоната кальция смешивалась с расплавленным веществом мантии, однако заметная доля возвращалась на поверхность через извержения вулканических дуг.
Таким образом, вулканические дуги превратились в гигантские «трубы», перекачивающие древний морской углерод из зон субдукции обратно в океан и атмосферу. Модели показали, что этот механизм заработал на полную мощность лишь в последние 100 миллионов лет.
До распространения нанопланктона ситуация выглядела иначе. Вулканические дуги выбрасывали сравнительно мало углекислого газа, поскольку в океанической коре просто не существовало столь мощного углеродного резервуара. По оценкам исследователей, по сравнению с тем, что было 150 миллионов лет назад сегодня вулканические дуги выбрасывают на 2/3 больше углекислого газа.
Геолог Алан Коллинз (Alan Collins) из Аделаидского университета в Австралии отметил, что подобные модели критически важны для понимания эволюции климата. По его словам, состав океанических осадков менялся по мере появления новых форм жизни, использующих разные химические элементы. Особую роль сыграло постепенное доминирование зоопланктона с карбонатными оболочками, которое радикально перестроило углеродный цикл планеты.
Выводы исследования команды Матера показали, что климатическая роль вулканов непостоянна: она напрямую зависит от жизни в океане и движения тектонических плит. То, что сегодня кажется фундаментальным природным механизмом, на самом деле сформировалось сравнительно недавно.
