Ученые объяснили связь движения тектонических плит с изменением климата Земли

Хребты и «могилы» океанической коры важнее для углеродного цикла

Новая научная модель бросает вызов традиционным взглядам на изменение климата Земли. Исследование показывает, что ключевую роль в колебаниях между ледниковыми периодами и глобальным потеплением играет не столько выброс вулканического углерода, сколько масштабный и медленный процесс — погружение океанических отложений в недра планеты через зоны субдукции.

Фото: Thomas Aichinger/imageBROKER.com/Global Look Press

На протяжении всей своей истории Земля переживала драматические климатические метаморфозы, колеблясь между ледниковыми периодами и теплыми парниковыми эпохами. Австралийские ученые давно связывают эти глобальные перепады с колебаниями уровня углекислого газа в атмосфере, однако источник этого углерода и движущие силы его циркуляции оказались гораздо сложнее, чем считалось. Новое исследование доказывает, что решающую роль в климатической машине Земли играет невидимый и масштабный процесс — погружение тектонических плит в мантию.

Традиционно главными виновниками выброса углекислого газа считались вулканические дуги, возникающие там, где тектонические плиты сталкиваются. Однако наша работа, основанная на компьютерном моделировании движения плит за последние 540 миллионов лет, рисует иную картину. 

«Мы обнаружили, что срединно-океанические хребты и континентальные рифты — области, где плиты раздвигаются, — вносят гораздо более значительный вклад в углеродный цикл планеты. Это связано с критической ролью Мирового океана как гигантского поглотителя и хранилища углерода», — поясняют специалисты. Дело в том, что океан накапливает углекислый газ в виде мощных слоев осадочных пород на своём дне. Когда тектонические плиты медленно движутся, они увлекают за собой эти богатые углеродом отложения, достигая зон субдукции — мест, где одна плита погружается под другую и уходит в мантию.

Именно этот процесс — погружение углеродсодержащих океанических отложений в недра Земли — и стал, согласно модели, главным регулятором климата. В парниковые периоды баланс смещался в сторону высвобождения углерода, в то время как во время ледниковых эпох доминировал процесс захвата и захоронения углекислого газа в океанических породах. Интересно, что доминирующая роль вулканических дуг как источника атмосферного углерода проявилась лишь в последние 120 миллионов лет.

Это напрямую связано с появлением и расцветом мельчайших морских организмов, научившихся превращать растворенный углерод в карбонат кальция. Их раковины, оседая на дно, создали колоссальные запасы углерода в осадках. Когда эти отложения попадают в зоны субдукции и плавятся, углерод высвобождается через вулканы, создавая иллюзию, что именно вулканы являются первичным источником.