Вулканическая активность в Северной Атлантике была основным фактором изменения климата 56 млн лет назад

Палеоцен-эоценовый тепловой максимум (PETM) — это период глобального потепления, которое произошло ~ 56 миллионов лет назад и продолжалось примерно 200 000 лет, когда на Земле наблюдалось повышение глобальной температуры поверхности примерно на 5°C. Гипотезы о причине этого гипертермического (кратковременного потепления) явления включали дестабилизацию гидратов метана (подобные льду твердые вещества метана и воды) из-за орбитального воздействия (изменения поступающей солнечной радиации из-за изменения наклона земной оси) и поднятие суши, вызывающее выветривание морских пород.

Однако новое исследование показало, что вулканическая активность в Северной Атлантике привела к выбросу в атмосферу значительного количества парниковых газов (она была активна 63–54 миллиона лет назад, но пик вулканизма пришелся на 56–54 миллиона лет назад). Увеличение выбросов углерода согласуется с заметным всплеском более легкого углерода (12°C), зарегистрированным в раковинах ископаемых микроорганизмов, живших в то время в океанах, фораминифер. Он усиливает парниковый эффект, улавливая и поглощая тепло, излучаемое земной поверхностью, вызывая положительную обратную связь постоянно повышающихся температур.

Этот вулканизм охватывает обширную Североатлантическую магматическую провинцию (NAIP), расположенную между Гренландией, к северу от Соединенного Королевства и к западу от Норвегии, с общим объемом магмы, который, как считается, внедрился до 1 000 000 км3, что соответствует углеродному резервуару в 35 000 гигатонн.

Чтобы определить вклад NAIP в изменение климата PETM, д-р Морган Джонс из Университета Осло и его коллеги обратились к записи отложений, хранящейся на острове Фур, Дания, где полный раздел, предшествующий PETM, вплоть до после события присутствует, будучи поднятым со дна моря на протяжении тысячелетий.

Здесь можно найти сотни слоев пепла (толщиной> 1 см), полученных из NAIP, которые ученые проанализировали на наличие определенных элементов для определения вулканической активности, изменений гидрологических режимов и выветривания. Такие измерения называются косвенными и дают представление о прошлых условиях окружающей среды, когда прямые измерения недоступны, в отличие от сегодняшнего дня, когда мы можем использовать инструменты для измерения выбросов в режиме реального времени.

Вулканические прокси включают ртуть и осмий, которые высвобождаются во время извержений и отлагаются вместе с органическим веществом. Их постепенное обогащение за счет последовательности указывает на повышенную активность NAIP, ведущую к PETM, перед довольно быстрым снижением во время фазы восстановления после события. Это должно было состоять из базальтовых извержений и термогенной дегазации (удаление растворенных газов из жидкостей) из-за контакта с интрузиями магмы.

В последнем случае высокие уровни метана в значительной степени способствовали глобальному потеплению, поскольку это мощный парниковый газ, который в 28 раз сильнее удерживает тепло, чем углекислый газ, в течение 100-летнего периода. Доктор Джонс предполагает отчетливое изменение активности NAIP от эффузивной (излияние лавы на землю) до эксплозивной (включая, например, облака пепла и вулканические бомбы) в течение этого периода.

Заместители палеоклимата включают углерод, литий и осмий, последние два являются индикаторами силикатного выветривания. Содержание лития и осмия увеличивается во время пика, а затем после ПЭТМ, что подчеркивает усиленное выветривание силикатов и эрозию в результате более интенсивного гидрологического цикла из-за глобального потепления. Однако измерения лития не полностью соответствуют палеотемпературе того времени, и доктор Джонс и его коллеги предполагают, что поднятие NAIP могло способствовать образованию более обнаженных пород для выветривания и эрозии.

Выветривание богатых кремнеземом базальтовых лавовых потоков после ПЭТМ использовало углекислый газ из атмосферы для образования карбонатных и бикарбонатных соединений, которые улавливали этот парниковый газ в породе, помогая вытягивать углекислый газ и, следовательно, способствовать восстановлению после климатического явления. Кроме того, расширенный гидрологический цикл переносил пепел в море для захоронения, что помогло бы создать петлю отрицательной обратной связи, в результате которой из атмосферы и гидросферы удалялось больше углерода; таким образом, парниковый эффект уменьшился, а глобальные температуры снизились.

Стоит отметить, что здесь сохранилась не вся вулканическая летопись, так как пепел только самых эксплозивных извержений достигал от Северной Атлантики до Дании, чтобы быть сохраненным и обнаруженным учеными миллионы лет спустя. Несмотря на то, что предстоит еще много работы над событиями изменения климата в геологических временных масштабах, их важно изучать, поскольку они открывают окно в будущее глобальное потепление, понимая, как природный и антропогенный углекислый газ повлияет на наш мир.