В прошлом вулканы выделяли меньше парниковых газов, чем сейчас

Фото из открытых источников

Возможно, способность вулканов изменять климат Земли не так древна, как считалось ранее. Извержения вулканических дуг, расположенных в местах схождения тектонических плит, являются одним из основных источников естественных выбросов углерода, однако модель древнего углеродного цикла Земли предполагает, что это относительно недавнее явление.

На протяжении всей истории нашей планеты климат колебался между «ледниковым» и «парниковым» режимами, в значительной степени определяемыми уровнем парниковых газов, таких как углекислый газ, в атмосфере.

Вулканические дуги, гигантские цепи извергающихся вершин в таких местах, как Япония, могут играть в этом свою роль, высвобождая CO2 из недр Земли. Но моделирование, проведенное Беном Мазером из Мельбурнского университета в Австралии, предполагает, что они стали доминирующим источником выбросов углерода только к концу эпохи динозавров, около 100 миллионов лет назад. Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature Communications Earth and Environment.

Это связано с тем, что около 150 миллионов лет назад в океанах появился фитопланктон с чешуйками карбоната кальция. Когда этот планктон умирает, он оставляет огромные залежи карбоната кальция на дне глубоководных районов, говорит Мазер.

По мере движения тектонических плит и их переработки в расплавленном недрах Земли путем скольжения друг под другом (процесс, известный как субдукция), эти огромные запасы накопленного углерода в конечном итоге выталкиваются в мантию.

«Большая часть углерода из планктона, покидающего субдуцирующую океаническую плиту, смешивается с расплавленными недрами, но часть его выбрасывается через вулканические дуги», — говорит Мазер.

Однако, по словам Мазера, до 150 миллионов лет назад материал, выбрасываемый вулканическими дугами, содержал относительно мало CO2 из-за отсутствия этого чешуйчатого планктона.

Он и его коллеги смоделировали последние полмиллиарда лет тектоники плит и ее роль в круговороте углерода. Они обнаружили, что на протяжении большей части истории Земли большая часть углерода, заключенного внутри планеты, высвобождалась вдоль трещин в земной коре в процессе, называемом рифтингом, а не вулканическими дугами.

Рифтинг — это процесс, при котором континенты разрываются на части в геологических масштабах времени, и он может происходить на суше, например, в Восточноафриканском рифте, или вдоль срединно-океанических хребтов.

«Когда тектонические плиты расходятся, по сути, происходит «вскрытие» части расплавленного недр Земли», — говорит Мазер. «В результате этого на срединно-океанических хребтах образуется новая кора и происходит выброс углерода».

Количество углерода, выбрасываемого в атмосферу из континентальных рифтов и срединно-океанических хребтов, зависит от длины рифта и скорости его раздвигания, говорит Мазер, но ранее доля выбрасываемого углерода оставалась сравнительно стабильной. «Однако выбросы из вулканических дуг значительно увеличились за последние 100 миллионов лет благодаря этому новому резервуару углерода на морском дне от планктона, поставляющего карбонат кальция», — говорит он. «По сравнению со 150 миллионами лет назад вулканические дуги сейчас выбрасывают на две трети больше углерода». 

В настоящее время Земля переживает короткий, теплый период, известный как межледниковый, в рамках гораздо более длительного ледникового периода, начавшегося 34 миллиона лет назад. Одним из факторов, способствующих продолжающемуся похолоданию, является то, что фитопланктон поглощает огромное количество углерода из океана и удерживает его на морском дне. Хотя количество углерода в извержениях вулканических дуг увеличилось, оно все еще меньше, чем то, что фитопланктон накапливает на морском дне, и то, что втягивается в недра Земли тектоническими движениями.

Алан Коллинз из Университета Аделаиды, Австралия, говорит, что моделирование, подобное этому исследованию, имеет жизненно важное значение для понимания того, как менялось влияние вулканизма и тектонической активности на климат с течением времени.

«Состав океанических отложений изменился по мере эволюции различных организмов, использующих разные элементы в своем составе, например, в результате эволюции и постепенного доминирования зоопланктона, содержащего карбонат кальция», — говорит Коллинз.