Н ашата планета е преживяла драматични климатични промени през цялата си история, вариращи между смразяващи ледникови периоди и топли „парникови“ състояния.
Учените отдавна свързват тези климатични промени с колебанията в атмосферния въглероден диоксид. Нови изследвания обаче разкриват, че източникът на този въглерод – и движещите сили зад него – са далеч по-сложни, отколкото се смяташе досега.
Всъщност начинът, по който тектоничните плочи се движат по земната повърхност, играе важна, досега недооценена роля в климата. Въглеродът не се появява само там, където тектоничните плочи се срещат. Местата, където тектоничните плочи се отдалечават една от друга, също са важни.
Проучване, публикувано в списанието Communications, Earth and Environment, хвърля светлина върху това как точно тектониката на земните плочи е помогнала за оформянето на глобалния климат през последните 540 милиона години.
Надниквайки дълбоко във въглеродния цикъл
На границите, където се сливат тектоничните плочи на Земята, се образуват вериги от вулкани, известни като вулканични дъги. Топенето, свързано с тези вулкани, освобождава въглерод, който е бил хванат в скалите в продължение на хиляди години, извеждайки го на земната повърхност. В исторически план се е смятало, че тези вулканични дъги са основните виновници за инжектирането на въглероден диоксид в атмосферата.
Тези открития оспорват това мнение. Вместо това средноокеанските хребети и континенталните разломи – места, където тектоничните плочи се раздалечават – са играли много по-значителна роля в задвижването на въглеродните цикли на Земята през геоложкото време.
Това е така, защото световните океани улавят огромни количества въглероден диоксид от атмосферата. Те съхраняват по-голямата част от него в богати на въглерод скали на морското дъно. В продължение на хиляди години този процес може да доведе до стотици метри богати на въглерод седименти на дъното на океана.
Тъй като тези скали се движат около Земята, водени от тектоничните плочи, те евентуално могат да пресекат зони на субдукция – места, където тектоничните плочи се сливат. Това освобождава техния товар от въглероден диоксид обратно в атмосферата.
Това е известно като „дълбок въглероден цикъл“. За да се проследи потока на въглерод между разтопената вътрешност на Земята, океанските плочи и атмосферата, може да се използва компютърни модели за това как тектоничните плочи са мигрирали през геоложкото време.
Откритията
Използвайки компютърни модели, за да реконструиране как Земята премества въглерод, съхраняван върху тектоничните плочи, учените успяха да предвидят основния парников и ледников климат през последните 540 милиона години.
По време на парникови периоди, когато Земята е била по-топла, се е освобождавал повече въглерод, отколкото се е задържал в скалите, носещи въглерод. За разлика от това, по време на ледниковия климат, улавянето на въглерод в земните океани е доминирало, понижавайки нивата на въглероден диоксид в атмосферата и предизвиквайки захлаждане.
Един от ключовите изводи от проучването е критичната роля на дълбоководните седименти в регулирането на атмосферния въглероден диоксид. Тъй като тектоничните плочи на Земята бавно се движат, те носят богати на въглерод седименти, които в крайна сметка се връщат във вътрешността на Земята чрез процес, известен като субдукция.
Този процес е основен фактор при определянето дали Земята е в парниково или ледено състояние.
Промяна в разбирането на ролята на вулканичните дъги
В исторически план въглеродът, отделян от вулканичните дъги, се е смятал за един от най-големите източници на атмосферен въглероден диоксид.
Този процес обаче става доминиращ едва през последните 120 милиона години благодарение на планктонните калцификатори. Тези малки океански същества принадлежат към семейство фитопланктон, чийто основен талант се крие в превръщането на разтворения въглерод в калцит. Те са отговорни за улавянето на огромни количества атмосферен въглерод в богати на въглерод седименти, отложени на морското дъно.
Планктичните калцификатори са еволюирали едва преди около 200 милиона години и са се разпространили в световните океани преди около 150 милиона години. Така че високият дял на въглерод, изхвърлен в атмосферата по вулканичните дъги през последните 120 милиона години, се дължи най-вече на богатите на въглерод седименти, създадени от тези същества.
Въглеродните емисии от средноокеанските хребети и континенталните разломи – региони, където тектоничните плочи се разделят – всъщност са допринесли по-значително за атмосферния въглероден диоксид.
Нова перспектива за бъдещето
Откритията предлагат нова перспектива за това как тектоничните процеси на Земята са оформили и ще продължат да оформят нашия климат.
Тези резултати показват, че климатът на Земята не се определя единствено от атмосферния въглерод. Вместо това, той е повлиян от сложния баланс между въглеродните емисии от земната повърхност и начина, по който те се улавят в седиментите на морското дъно.
Това проучване предоставя и ключови прозрения за бъдещите климатични модели, особено в контекста на настоящите опасения относно повишаващите се нива на въглероден диоксид.
Това означава, че естественият въглероден цикъл на Земята, повлиян от изместващите се тектонични плочи под краката ни, играе жизненоважна роля в регулирането на климата на планетата.
Разбирането на тази дълбока времева перспектива може да ни помогне да прогнозираме по-добре бъдещите климатични сценарии и текущите ефекти от човешката дейност.
