Более полумиллиарда лет назад наша планета пережила самые экстремальные климатические потрясения в своей истории. Геологические данные свидетельствуют, что в то время Земля была покрыта льдом от полюса до полюса, поэтому из космоса она выглядела как гигантский «снежный ком». Ученые давно пытаются понять, почему некоторые из этих глобальных оледенений длились всего несколько миллионов лет, тогда как другие растягивались на десятки миллионов. Новое исследование, опубликованное в журнале Geology, предлагает неожиданное объяснение этому феномену, смещая фокус внимания с поверхности планеты на ее скрытое океаническое дно.
Углеродный термостат
Климат Земли регулируется сложным углеродным циклом, который работает как гигантский термостат. В обычных условиях вулканы выбрасывают в атмосферу углекислый газ (CO₂), а процессы выветривания горных пород на континентах его поглощают, связывая в минералах.
Во время эпохи «снежного шара» этот механизм дает сбой. Яркий лед отражает солнечный свет, еще больше охлаждая планету. Но вулканы продолжают свою работу, постепенно накапливая CO₂ в атмосфере. Когда парникового газа становится достаточно, лед тает, и Земля резко переходит от глобального холода к экстремальному теплу. Продолжительность этого ледяного плена зависит от баланса между поступлением вулканического газа и его поглощением.
Странная разница
Международная команда исследователей во главе с планетологом Трентом Томасом из Вашингтонского университета сосредоточилась на двух оледенениях, которые произошли примерно 720–635 млн лет назад. Геологи выяснили, что одно из них длилось около 56 млн лет, а другое — всего 4 миллиона. Разница в 14 раз требовала объяснения.
Поскольку интенсивность вулканизма в те времена существенно не менялась, ученые предположили, что дело в другом — в скорости, с которой CO₂ удалялся из атмосферы. Но если во время оледенения континенты погребены под километровой толщей льда, кто же тогда выполняет роль «пылесоса» для углерода?
Выветривание на дне океана
Чтобы ответить на этот вопрос, ученые создали компьютерную модель климатической системы. Они протестировали различные сценарии и выяснили, что единственным правдоподобным объяснением 14-кратной разницы является изменение скорости так называемого выветривания морского дна.
Оказывается, морская вода, циркулируя через пористую океаническую кору, вступает в химические реакции с горными породами, связывая углекислоту. В современном мире этот процесс играет второстепенную роль, но 700 млн лет назад он мог быть главным дирижером климата.
- Длительное оледенение. Моделирование показало, что для 56-миллионного «снежка» требовалось ускоренное выветривание на дне океана. Оно действовало как мощный насос, выкачивая вулканический CO₂ быстрее, чем он мог нагреть планету.
- Короткое оледенение. Напротив, 4-миллионный эпизод мог произойти из-за «засорения» этого механизма. Медленное поглощение CO₂ позволило парниковому газу быстро накопиться и расплавить ледники.
Как «засоряется» донный фильтр?
Почему же скорость этого подводного выветривания могла так сильно отличаться? Исследователи предполагают, что ключевую роль сыграла пористость океанической коры. Чем больше пор, тем активнее вода циркулирует и поглощает CO₂.
Регулировать пористость могли сульфаты, растворенные в воде. В горячих гидротермальных источниках они реагируют с кальцием, образуя минералы, которые «закупоривают» поры, блокируя циркуляцию воды. Если химический состав океана в разные периоды отличался, это влияло на пропускную способность «углеродного фильтра» на дне.
Взгляд в бездну
Исследование Томаса и его коллег впервые предлагает четкую модель, которая объясняет разную продолжительность древних оледенений без привлечения внешних факторов. Оно смещает акцент с хорошо изученных континентальных процессов на малоизученную геологию океанического дна.
Ученые отмечают, что их теория пока остается гипотезой, которая требует проверки дополнительными данными. Однако она открывает новые направления для поиска: теперь исследователи знают, что разгадку самых драматических климатических событий в истории Земли следует искать не только в небе или на континентах, но и в глубинах океана, под толщей воды и осадочных пород.
Ранее мы подробно объясняли, почему Земля периодически замерзает.
По материалам spacedaily.com
