Протягом більшої частини історії Землі вулкани не були основною силою, що впливала на рівень парникових газів на нашій планеті. Нове дослідження показує, що вулканічні дуги – ланцюги вершин, що вивергаються, наприклад у Японії – стали домінуючими джерелами викидів вуглецю лише за останні 100 мільйонів років, до кінця епохи динозаврів. Ця знахідка докорінно змінює наше розуміння довгострокового регулювання клімату Землі.
Роль фітопланктону в кругообігу вуглецю
Ключ до цього зрушення лежить в еволюції мікроскопічних організмів: фітопланктону з лусочками з карбонату кальцію. Ці істоти вперше з’явилися приблизно 150 мільйонів років тому, і їхній вплив на кругообіг вуглецю був величезним. Коли вони гинуть, їхні мушлі накопичуються на дні океану, утворюючи величезні відкладення карбонату кальцію.
У геологічних масштабах часу тектонічні плити зазнають субдукції (ковзання одна під одну), переробляючи ці багаті вуглецем осади в мантію Землі. Частина цього вуглецю потім виділяється через виверження вулканічної дуги. Але до появи цього фітопланктону вулканічні викиди були набагато нижчими, оскільки в субдукційних плитах було менше вуглецю.
Від розривів до дуг: мінливе джерело викидів
Протягом мільярдів років домінуючим механізмом вивільнення вуглецю не були вулканічні дуги. Натомість це був рифт — розрив континентів, наприклад Східно-Африканський рифт, і утворення нової кори на серединно-океанічних хребтах.
Рифтінг фактично знімає дах з розплавленого ядра, дозволяючи вуглецю вивільнятися безпосередньо в атмосферу. Кількість вивільненого вуглецю залежала від довжини та швидкості рифту, але викиди залишалися відносно стабільними, поки фітопланктон не змінив рівняння.
Сучасні викиди: збільшення на дві третини
Сьогодні вулканічні дуги викидають на дві третини більше вуглецю, ніж 150 мільйонів років тому, завдяки величезному резервуару на морському дні, створеному цими карбонатними мушлями. Хоча це збільшення є значним, воно все ще менше, ніж кількість вуглецю, яку фітопланктон зберігає на морському дні або який зазнає субдукції в надра Землі.
Чому це важливо?
Розуміння цього масштабу часу є критично важливим, оскільки воно висвітлює, як розвивалася кліматична система Землі. Перехід від рифтингу до вулканічних дуг як основного джерела викидів показує, що біологічні процеси (еволюція фітопланктону) можуть фундаментально змінити геологічні цикли планетарного масштабу. Це також викликає питання про те, як майбутні біологічні зміни можуть вплинути на викиди вуглецю та стабільність клімату.
Дослідження під керівництвом Бена Мезера з Університету Мельбурна підкреслює важливість детального моделювання для розуміння довгострокової історії клімату Землі. Як зазначає Алан Коллінз з Університету Аделаїди, зміна складу океанських відкладень, спричинена еволюцією створінь, має глибокі наслідки для планетарного циклу вуглецю.
Підсумовуючи, вплив вулканічної діяльності на клімат не є постійним; це динамічний процес, сформований біологічною еволюцією та тектонікою плит. Зростання фітопланктону докорінно змінило спосіб циркуляції вуглецю навколо Землі, і ця зміна має довгострокові наслідки для розуміння минулого, теперішнього та майбутнього клімату нашої планети.
