Przez większą część historii Ziemi wulkany nie były główną siłą wpływającą na poziom gazów cieplarnianych na naszej planecie. Nowe badanie pokazuje, że łuki wulkaniczne – łańcuchy wybuchających szczytów, takie jak te w Japonii – stały się dominującymi źródłami emisji dwutlenku węgla dopiero w ciągu ostatnich 100 milionów lat, pod koniec ery dinozaurów. To odkrycie zasadniczo zmienia nasze rozumienie długoterminowej regulacji klimatu Ziemi.
Rola fitoplanktonu w obiegu węgla
Kluczem do tej zmiany jest ewolucja mikroskopijnych organizmów: fitoplanktonu z łuskami wykonanymi z węglanu wapnia. Stworzenia te pojawiły się po raz pierwszy około 150 milionów lat temu, a ich wpływ na obieg węgla był ogromny. Kiedy umierają, ich muszle gromadzą się na dnie oceanu, tworząc ogromne złoża węglanu wapnia.
W geologicznej skali czasu płyty tektoniczne ulegają subdukcji (przesuwaniu się pod sobą), zawracając bogate w węgiel osady do płaszcza Ziemi. Część tego węgla jest następnie uwalniana w wyniku erupcji łuku wulkanicznego. Jednak przed pojawieniem się fitoplanktonu emisje wulkanów były znacznie niższe, ponieważ w płytach subdukcyjnych było mniej węgla.
Od szczelin do łuków: zmieniające się źródło emisji
Przez miliardy lat dominującym mechanizmem uwalniania węgla nie były łuki wulkaniczne. Zamiast tego doszło do rozpadu — rozdzierania kontynentów, na przykład szczeliny wschodnioafrykańskiej, i tworzenia nowej skorupy na grzbietach śródoceanicznych.
Szczeliny zasadniczo zdejmują strop ze stopionego rdzenia, umożliwiając uwolnienie węgla bezpośrednio do atmosfery. Ilość uwolnionego węgla zależała od długości i prędkości szczeliny, ale emisje pozostawały względnie stabilne, dopóki fitoplankton nie zmienił równania.
Współczesne emisje: wzrost o dwie trzecie
Obecnie łuki wulkaniczne uwalniają o dwie trzecie więcej węgla niż 150 milionów lat temu, dzięki ogromnemu zbiornikowi na dnie morskim utworzonemu przez muszle węglanowe. Choć wzrost ten jest znaczący, nadal jest mniejszy niż ilość węgla, który fitoplankton gromadzi na dnie morskim lub ulega subdukcji do wnętrza Ziemi.
Dlaczego to jest ważne?
Zrozumienie tej skali czasowej ma kluczowe znaczenie, ponieważ rzuca światło na ewolucję ziemskiego systemu klimatycznego. Przejście od szczelin do łuków wulkanicznych jako głównego źródła emisji pokazuje, że procesy biologiczne (ewolucja fitoplanktonu) mogą zasadniczo zmienić cykle geologiczne na skalę planetarną. Rodzi to również pytania o to, jak przyszłe zmiany biologiczne mogą wpłynąć na emisję dwutlenku węgla i stabilność klimatu.
Badanie prowadzone pod kierunkiem Bena Mathera z Uniwersytetu w Melbourne podkreśla znaczenie szczegółowego modelowania dla zrozumienia długoterminowej historii klimatu Ziemi. Jak wskazuje Alan Collins z Uniwersytetu w Adelajdzie, zmieniający się skład osadów oceanicznych – napędzany przez ewoluujące stworzenia – ma głębokie konsekwencje dla planetarnego obiegu węgla.
Podsumowując, wpływ aktywności wulkanicznej na klimat nie jest trwały; jest to proces dynamiczny kształtowany przez ewolucję biologiczną i tektonikę płyt. Wzrost liczebności fitoplanktonu zasadniczo zmienił sposób, w jaki węgiel krąży wokół Ziemi, a zmiana ta ma długoterminowe konsekwencje dla zrozumienia przeszłego, obecnego i przyszłego klimatu naszej planety.
