Новое исследование, результаты которого опубликованы в журнале Communications Earth & Environment и освещены изданием Space.com, показало: процессы, происходящие в земной коре при расхождении тектонических плит, влияют на климат планеты значительно сильнее, чем предполагалось ранее.
Речь идёт не о краткосрочных колебаниях температуры, а о климатических сдвигах на масштабах десятков и сотен миллионов лет.
Климат в масштабе геологического времени
За последние 540 миллионов лет Земля неоднократно переходила от «парниковых» состояний с высокой средней температурой к эпохам масштабного оледенения. Эти изменения происходили задолго до появления человека и требуют объяснения в рамках естественных процессов.
Одним из ключевых факторов в таких временных масштабах является углеродный цикл — обмен углекислого газа между атмосферой, океанами, осадочными породами и мантией. Концентрация CO₂ в атмосфере напрямую влияет на глобальную температуру, поскольку углекислый газ является парниковым газом.
До настоящего времени основной источник долгосрочного поступления CO₂ из недр планеты связывали преимущественно с зонами субдукции и вулканическими дугами — то есть с участками, где одна тектоническая плита погружается под другую.
Однако новое исследование показало, что эта картина неполная.
Расходящиеся плиты как источник углерода
Учёные проанализировали геологические данные за сотни миллионов лет и пришли к выводу, что значительный вклад в атмосферный углерод вносят процессы, происходящие в зонах расхождения плит.
К таким зонам относятся:
- срединно-океанические хребты, где формируется новая океаническая кора;
- континентальные рифтовые системы, где литосфера растягивается и истончается.
При этих процессах магма поднимается из мантии к поверхности, а вместе с ней высвобождается углерод, который ранее был связан в породах или осадках морского дна. Этот углерод поступает в атмосферу в форме CO₂.
Исследование показало, что интенсивность таких процессов могла существенно влиять на концентрацию углекислого газа и, следовательно, на климатические условия планеты.
Новая оценка вклада тектоники
Авторы работы пришли к выводу, что скорость формирования новой океанической коры и масштаб рифтовых процессов коррелируют с долгосрочными изменениями климата.
Когда скорость расхождения плит возрастала, увеличивались и объёмы выбросов углерода из недр. Это способствовало усилению парникового эффекта и переходу к более тёплым климатическим состояниям.
Таким образом, не только зоны столкновения плит, но и зоны их расхождения являются важными регуляторами содержания CO₂ в атмосфере.
Углеродный цикл глубинного уровня
Геологический углеродный цикл работает иначе, чем быстрые процессы обмена между атмосферой и биосферой. Он измеряется миллионами лет и включает:
- Захоронение углерода в осадочных породах.
- Перемещение этих пород в глубины мантии.
- Возврат углерода на поверхность через вулканическую и магматическую активность.
Новое исследование уточняет, что возврат углерода происходит не только в зонах субдукции, но и при активном спрединге океанического дна.
Это делает систему более динамичной, чем предполагалось ранее.
Почему это важно для понимания истории Земли
Обновлённая модель помогает объяснить крупные климатические переходы в палеозое и мезозое, когда Земля переходила от ледниковых условий к тёплым эпохам без полярных льдов.
Если интенсивность тектонической активности увеличивалась, это могло приводить к росту концентрации CO₂ и глобальному потеплению в геологическом масштабе времени.
Исследование не касается современных антропогенных изменений климата, но подчёркивает, что в долгосрочной перспективе внутренние процессы планеты являются фундаментальным регулятором её климатической системы.
Расширение климатических моделей
Работа подчёркивает необходимость учитывать глубинные геодинамические процессы при моделировании древнего климата.
Модели, основанные только на атмосферной циркуляции и океанических процессах, не отражают полного механизма климатической эволюции в масштабах сотен миллионов лет.
Связь между тектоникой плит и атмосферной концентрацией CO₂ теперь рассматривается как более значимая, чем предполагалось ранее.
Основные выводы исследования
- Долгосрочные климатические изменения тесно связаны с тектонической активностью.
- Расхождение плит и формирование новой коры являются важным источником углекислого газа.
- Вклад срединно-океанических хребтов в углеродный цикл ранее недооценивался.
- Геологические процессы оказывают влияние на климат на временных масштабах в сотни миллионов лет.
Исследование уточняет роль литосферной динамики в регулировании глобального климата и демонстрирует, что климатическая система Земли тесно связана не только с атмосферой и океанами, но и с глубинными процессами планеты.
Источники:
Статья создана по материалам Space.com
