Вулканические выбросы углерода достигли рекордно низкого уровня, что привело к глобальному ледниковому периоду, длившемуся 57 миллионов лет.
Австралийские геологи с помощью моделирования тектонических плит определили наиболее вероятные причины экстремального ледникового периода на Земле, произошедшего более 700 миллионов лет назад.
Исследование, опубликованное в журнале Geology, помогает понять принцип работы встроенного в Землю термостата, который не позволяет ей перегреваться. Оно также показывает, насколько чувствителен глобальный климат к концентрации углерода в атмосфере.
Содержание
«Представьте, что Земля почти полностью замерзла», — говорит ведущий автор исследования, научный сотрудник ARC Future Fellow доктор Адриана Дуткевич (Adriana Dutkiewicz). «Именно это и произошло около 700 миллионов лет назад; планета была покрыта льдом от полюсов до экватора, а температура упала. Однако вопрос о том, что стало причиной этого, остается открытым”.
«Теперь мы думаем, что разгадали тайну: исторически низкие вулканические выбросы углекислого газа, чему способствовало выветривание большого объема вулканических пород на территории современной Канады; этот процесс поглощает атмосферный углекислый газ».
Геологические открытия на хребта Флиндерс
Вдохновением для проекта послужили ледниковые обломки, оставшиеся после древнего оледенения того периода, которые можно наблюдать на хребте Флиндерс в Южной Австралии.
Недавняя геологическая поездка на хребет под руководством соавтора профессора Алана Коллинза из Университета Аделаиды подтолкнула команду к использованию компьютерных моделей EarthByte Сиднейского университета для изучения причин и исключительно большой продолжительности этого ледникового периода.
Стертское оледенение и тектоника плит
Длительный ледниковый период, также называемый Стертским оледенением в честь европейского колониального исследователя центральной Австралии XIX века Чарльза Стерта, длился с 717 по 660 миллионов лет назад — задолго до появления динозавров и сложной растительной жизни на суше.
Доктор Дуткевич сказала: «Были предложены различные причины начала и окончания этого экстремального ледникового периода, но самым загадочным аспектом является то, почему он продолжался 57 миллионов лет — временной промежуток, который нам, людям, даже трудно представить».
Команда обратилась к тектонической модели плит, которая показывает эволюцию континентов и океанических бассейнов в период после распада древнего суперконтинента Родиния. Они соединили ее с компьютерной моделью, которая рассчитывает дегазацию CO2 в подводных вулканах вдоль срединно-океанических хребтов — мест, где плиты расходятся и рождается новая океаническая кора.
Роль CO2 и геологические изменения климата
Вскоре они поняли, что начало Стертского ледникового периода точно коррелирует с рекордно низким уровнем вулканических выбросов CO2. Кроме того, поток диоксида углерода оставался относительно низким на протяжении всего ледникового периода.
Доктор Дуткевич сказала: «В это время на Земле не было ни многоклеточных организмов, ни наземных растений. Концентрация парниковых газов в атмосфере почти полностью определялась выбросами CO2 из вулканов и процессами выветривания силикатных пород, которые потребляют CO2«.
Соавтор работы профессор Дитмар Мюллер из Сиднейского университета добавил: «Геология управляла климатом в это время. Мы считаем, что ледниковый период в Стёрте начался из-за двойного удара: тектоническая реорганизация плит свела вулканическую дегазацию к минимуму, и одновременно континентальная вулканическая провинция в Канаде начала размываться, потребляя атмосферный диоксид углерода».
«В результате уровень CO2 в атмосфере упал до уровня, при котором начинается оледенение — по нашим оценкам, он составляет менее 200 частей на миллион, то есть меньше половины сегодняшнего уровня».
Работа команды поднимает интригующие вопросы о долгосрочном будущем Земли. Согласно одной из недавних теорий, в течение следующих 250 миллионов лет Земля будет эволюционировать в сторону Пангеи Ультима — суперконтинента, настолько горячего, что млекопитающие могут вымереть.
Однако в настоящее время Земля находится на траектории снижения вулканических выбросов CO2, поскольку столкновения континентов усиливаются, а плиты замедляются. Так что, возможно, Пангея Ультима снова превратится в снежную пустыню.
Доктор Дуткевич сказала: «Каким бы ни было будущее, важно отметить, что геологическое изменение климата того типа, который изучается здесь, происходит чрезвычайно медленно. А вот антропогенное изменение климата по вине человека происходит в 10 раз быстрее, чем мы видели раньше».
Исследование финансировалось Австралийским исследовательским советом.
Читайте также: Великое несоответствие: пропавший миллиард лет истории Земли