Международная группа геологов во главе с вулканологом из Ратгерского университета в Нью-Брансуике обнаружила, что, вопреки современным научным представлениям, древние вулканы продолжали выбрасывать углекислый газ в атмосферу из глубин Земли еще долгое время после периода извержений.
При этом исследовательская группа решила давнюю загадку о том, что вызывало длительные эпизоды потепления во время поворотных моментов в истории климата Земли. Работа подробно описана в журнале Nature Geoscience .
«Наши результаты важны, поскольку они выявляют скрытый источник выбросов CO2 в атмосферу в моменты в прошлом Земли, когда климат резко потеплел и оставался теплым гораздо дольше, чем мы ожидали», — сказал Бенджамин Блэк из Школы искусств и наук. «Мы считаем, что нам удалось разгадать важную часть головоломки о том, как был нарушен климат Земли, и, возможно, не менее важно, как он восстановился».
В настоящее время люди выбрасывают гораздо больше углекислого газа, чем все активные вулканы вместе взятые, но новые результаты могут пролить свет на то, как климат планеты восстановится, если и когда выбросы углекислого газа человеком сократятся. «На Земле есть естественные системы контроля климата — что-то вроде термостата в вашем доме», — сказал Блэк. «Вопрос в том, существуют ли пороговые значения, за которыми эти системы климат-контроля начинают выходить из строя, значительно затрудняя восстановление климата?»
На протяжении десятилетий ученые были озадачены климатическими данными, свидетельствующими о неспособности атмосферы Земли восстановиться так быстро, как ожидалось, после так называемого массового вымирания в конце пермского периода 252 миллиона лет назад — самого резкого сокращения биоразнообразия, когда-либо произошедшего на Земле.
Массовое вымирание было связано с колоссальными извержениями вулканов в Сибири. Даже после того, как извержения прекратились, климату Земли потребовалось около 5 миллионов лет, чтобы стабилизироваться.
«Это замедленное восстановление долгое время озадачивало ученых. Естественный термостат Земли, похоже, вышел из строя во время и после этого события», — сказал Блэк. «Мы заметили, что похожая картина, похоже, наблюдалась и в другие периоды истории Земли с мощным вулканизмом, и мы решили понять, почему».
Блэк и международная группа коллег оглянулись назад во времени и нашли доказательства выбросов углекислого газа из этого типа вулканической провинции, которые могли продолжаться миллионы лет после того, как большинство поверхностных извержений закончилось. Они сделали это, составив химические анализы лав, разработав компьютерные модели, имитирующие плавление внутри Земли, и сравнив результаты с записями прошлого климата, сохранившимися в осадочных породах.
Анализы показали, что массивные древние вулканические провинции закрывались медленно. На поверхности извержения могли прекратиться, но глубоко в коре и мантии магма все еще выделяла углекислый газ, что приводило к длительному потеплению климата.
«Мы называем этот CO 2 из подземной магмы «скрытым углеродом», потому что он поступает из магм, таящихся глубоко в системе», — сказал Блэк. «Это как если бы вулканы выпускали углерод из-за пределов могилы».
Блэк сказал, что результаты нового исследования имеют важное значение, поскольку они выявляют скрытый источник атмосферного углекислого газа в моменты резкого потепления климата. Если вулканы продолжали «повышать температуру», это могло означать, что термостат Земли может работать лучше, чем думали ученые.
«Если это правда, это может быть хорошей новостью для восстановления Земли после вызванного человеком потепления климата», — сказал Блэк. «Это означает, что если мы перестанем повышать температуру термостата, в геологических масштабах времени климат может восстановиться».
Эти результаты — лишь начало многолетних усилий по исследованию того, как загадочный углерод может влиять на восстановление после крупных нарушений климата Земли. Этим летом команда отправилась на северо-восток Орегона, где массовый вулканизм был связан с потеплением климата 16 миллионов лет назад.
Ученые сосредоточились на горах Валлова, которые пронизаны огромными пластами плоских магматических даек, образовавшихся, когда расплавленная порода затекла в трещины и затвердела. Из-за эрозии область, известная как «Альпы Орегона», обнажает эти породы, которые когда-то составляли магму глубоко в Земле.
Члены команды, включая Блэка и его коллег и аспирантов из Ратгерса и других университетов, входящих в команду, поднялись в горы высотой от 5000 до 9000 футов и взяли образцы стекловидного материала на краях даек. Они образовались, когда магма соприкасалась с более холодными окружающими породами. Теперь уже в лабораториях исследователи ищут в стекловидных породах доказательства древних выбросов углекислого газа и других газов.
