На протяжении большей части истории Земли вулканы не были основной силой, определяющей уровень парниковых газов на нашей планете. Новое исследование показывает, что вулканические дуги – цепочки извергающихся пиков, таких как в Японии – стали доминирующими источниками выбросов углерода лишь за последние 100 миллионов лет, к концу эпохи динозавров. Эта находка фундаментально меняет наше понимание долгосрочной регуляции климата Земли.
Роль фитопланктона в углеродном цикле
Ключ к этому сдвигу лежит в эволюции микроскопических организмов: фитопланктона с чешуйками из карбоната кальция. Эти существа впервые появились примерно 150 миллионов лет назад, и их влияние на углеродный цикл было огромным. Когда они умирают, их раковины накапливаются на дне океана, образуя обширные залежи карбоната кальция.
В геологических масштабах времени тектонические плиты подвергаются субдукции (скользят друг под друга), перерабатывая эти богатые углеродом отложения в мантию Земли. Часть этого углерода затем высвобождается через извержения вулканических дуг. Но до появления этого фитопланктона вулканические выбросы были значительно ниже, поскольку в субдуцирующих плитах было меньше доступного углерода.
От рифтинга к дугам: меняющийся источник выбросов
В течение миллиардов лет доминирующим механизмом высвобождения углерода были вовсе не вулканические дуги. Вместо этого это был рифтинг – разрыв континентов, такой как Восточноафриканский рифт, и образование новой коры на срединно-океанических хребтах.
Рифтинг фактически «снимает крышу» с расплавленного ядра, позволяя углероду напрямую попадать в атмосферу. Количество высвобождаемого углерода зависело от длины и скорости рифтинга, но выбросы оставались относительно стабильными, пока фитопланктон не изменил уравнение.
Современные выбросы: увеличение на две трети
Сегодня вулканические дуги выбрасывают на две трети больше углерода, чем 150 миллионов лет назад, благодаря огромному резервуару на морском дне, созданному этими карбонатными раковинами. Хотя это увеличение значительно, оно все еще меньше, чем количество углерода, которое фитопланктон запасает на морском дне или которое подвергается субдукции в недра Земли.
Почему это важно
Понимание этой временной шкалы имеет решающее значение, потому что оно проясняет, как эволюционировала климатическая система Земли. Переход от рифтинга к вулканическим дугам в качестве основного источника выбросов показывает, что биологические процессы (эволюция фитопланктона) могут фундаментально изменять геологические циклы планетарного масштаба. Это также ставит вопросы о том, как будущие биологические изменения могут повлиять на выбросы углерода и стабильность климата.
Исследование, возглавляемое Беном Матером из Мельбурнского университета, подчеркивает важность детального моделирования для понимания долгосрочной истории климата Земли. Как отмечает Алан Коллинз из Университета Аделаиды, меняющийся состав океанических отложений — обусловленный эволюционирующими существами — имел глубокие последствия для планетарного углеродного цикла.
В заключение, влияние вулканической активности на климат не является постоянным; это динамичный процесс, сформированный биологической эволюцией и тектоникой плит. Подъем фитопланктона фундаментально изменил то, как углерод циркулирует по Земле, и этот сдвиг имеет долгосрочные последствия для понимания прошлого, настоящего и будущего климата нашей планеты.
