Понад пів мільярда років тому наша планета пережила найекстремальніші кліматичні потрясіння у своїй історії. Геологічні дані свідчать, що в той час Земля була вкрита льодом від полюса до полюса, тому з космосу вона скидалася на гігантську «снігову кулю». Науковці давно намагаються зрозуміти, чому деякі із цих глобальних зледенінь тривали лише кілька мільйонів років, тоді як інші розтягувалися на десятки мільйонів. Нове дослідження, опубліковане в журналі Geology, пропонує несподіване пояснення цьому феномену, зміщуючи фокус уваги з поверхні планети на її приховане океанічне дно.
Вуглецевий термостат
Клімат Землі регулюється складним вуглецевим циклом, який працює як гігантський термостат. У звичайних умовах вулкани викидають в атмосферу вуглекислий газ (CO₂), а процеси вивітрювання гірських порід на континентах його поглинають, зв’язуючи у мінералах.
Під час епохи «сніжної кулі» цей механізм дає збій. Яскравий лід відбиває сонячне світло, ще більше охолоджуючи планету. Але вулкани продовжують свою роботу, поступово накопичуючи CO₂ в атмосфері. Коли парникового газу стає достатньо, лід тане, і Земля різко переходить від глобального холоду до екстремального тепла. Тривалість цього крижаного полону залежить від балансу між надходженням вулканічного газу та його поглинанням.
Дивна різниця
Міжнародна команда дослідників на чолі з планетологом Трентом Томасом із Вашингтонського університету зосередилася на двох зледеніннях, які відбулися приблизно 720–635 млн років тому. Геологи з’ясували, що одне з них тривало близько 56 млн років, а інше — лише 4 мільйони. Різниця в 14 разів потребувала пояснення.
Оскільки інтенсивність вулканізму в ті часи суттєво не змінювалась, науковці припустили, що справа в іншому — у швидкості, з якою CO₂ видалявся з атмосфери. Але якщо під час зледеніння континенти поховані під кілометровою товщею льоду, хто ж тоді виконує роль «пилосмока» для вуглецю?
Вивітрювання на дні океану
Щоб відповісти на це запитання, науковці створили комп’ютерну модель кліматичної системи. Вони протестували різні сценарії та з’ясували, що єдиним правдоподібним поясненням 14-кратної різниці є зміна швидкості так званого вивітрювання морського дна.
Виявляється, морська вода, циркулюючи крізь пористу океанічну кору, вступає в хімічні реакції з гірськими породами, зв’язуючи вуглекислоту. У сучасному світі цей процес відіграє другорядну роль, але 700 млн років тому він міг бути головним диригентом клімату.
- Довге зледеніння. Моделювання показало, що для 56-мільйонної «сніжки» потрібне було прискорене вивітрювання на дні океану. Воно діяло як потужний насос, викачуючи вулканічний CO₂ швидше, ніж він міг нагріти планету.
- Коротке зледеніння. Навпаки, 4-мільйонний епізод міг статися через «засмічення» цього механізму. Повільне поглинання CO₂ дозволило парниковому газу швидко накопичитись і розтопити льодовики.
Як «засмічується» донний фільтр?
Чому ж швидкість цього підводного вивітрювання могла так сильно відрізнятися? Дослідники припускають, що ключову роль відіграла пористість океанічної кори. Що більше пор, то активніше вода циркулює і поглинає CO₂.
Регулювати пористість могли сульфати, розчинені у воді. У гарячих гідротермальних джерелах вони реагують із кальцієм, утворюючи мінерали, які «закупорюють» пори, блокуючи циркуляцію води. Якщо хімічний склад океану в різні періоди відрізнявся, це впливало на пропускну здатність «вуглецевого фільтра» на дні.
Погляд у безодню
Дослідження Томаса та його колег вперше пропонує чітку модель, яка пояснює різну тривалість давніх зледенінь без залучення зовнішніх факторів. Воно зміщує акцент із добре вивчених континентальних процесів на малодосліджену геологію океанічного дна.
Науковці наголошують, що їхня теорія поки що залишається гіпотезою, яка потребує перевірки додатковими даними. Однак вона відкриває нові напрямки для пошуку: тепер дослідники знають, що розгадку найдраматичніших кліматичних подій в історії Землі слід шукати не лише в небі чи на континентах, а й у глибинах океану, під товщею води та осадових порід.
Раніше ми детально пояснювали, чому Земля періодично замерзає.
За матеріалами spacedaily.com
