|
Выветривание замедлило таяние снежного кома Земли
|
|
|
|
Новое исследование, проведенное учеными из Института наук о Земле и жизни (ELSI) при Токийском институте науки, ставит под сомнение давнее предположение о самых экстремальных ледниковых периодах на Земле. Используя численные геохимические модели, команда ученых показала, что химическое выветривание, возможно, продолжалось под толстыми континентальными ледяными покровами во время землетрясения snowball Earth, потребляя атмосферный углекислый газ (CO2) и потенциально продлевая глобальное оледенение.
|
|
|
|
Результаты исследования, опубликованные в журнале Earth and Planetary Science Letters, дают новое объяснение необычно длительной продолжительности некоторых древних глобальных оледенений.
|
|
|
|
"Наши результаты показывают, что подледниковое выветривание представляет собой ранее не изученный механизм обратной связи, который мог бы объяснить резко различающуюся продолжительность неопротерозойских событий, связанных с "снежным комом" на Земле", - говорит Синтаро Кадоя, ведущий автор исследования и специально назначенный доцент ELSI, Токийского научного института.
|
|
|
|
Климат Земли не всегда был стабильным. Несколько раз за свою историю планета вступала в такие холодные периоды, что лед простирался от полюсов почти до экватора.
|
|
|
|
Эти глобальные оледенения, известные как "снежный ком на Земле", кардинально изменили окружающую среду на поверхности Земли и сыграли ключевую роль в формировании климата, океанов и жизни. Однако одна из самых загадочных особенностей этого явления остается необъяснимой: почему некоторые "снежный ком на Земле" продолжались намного дольше, чем другие.
|
|
|
|
|
|
|
Два самых заметных эпизода снежного кома на Земле произошли в неопротерозойскую эру, примерно между 720 и 635 миллионами лет назад. Геологические данные указывают на то, что более древнее оледенение стурта длилось в четыре-пятнадцать раз дольше, чем более позднее оледенение Марино, несмотря на то, что оно происходило в схожих условиях. Ученые долго спорили о том, чем может объясняться такая поразительная разница в продолжительности.
|
|
|
|
Традиционное объяснение дегляциации глобального оледенения основано на круговороте углерода. При нормальных условиях содержание CO2 в атмосфере регулируется балансом между вулканическими выбросами и химическим выветриванием горных пород на суше.
|
|
|
|
При повышении температуры процесс выветривания ускоряется, что приводит к снижению содержания CO2 и охлаждению климата. Однако предполагается, что во время глобальных оледенений континенты были покрыты льдом и в значительной степени лишены жидкой воды, что эффективно препятствовало выветриванию силикатов.
|
|
|
|
С этой точки зрения, CO2 постепенно накапливался бы в атмосфере в результате вулканического газообразования, пока парниковое потепление не стало бы настолько сильным, что растопило бы лед и положило конец "снежному комуземли".
|
|
|
|
Недавние геологические наблюдения начали оспаривать эту простую картину. Такие минералы, как доломит, осадки которого в значительной степени зависят от континентального выветривания, по-видимому, выпадали в осадки, по крайней мере, в течение нескольких периодов "снежного кома". Эти данные указывают на возможность того, что химические реакции между водой и горными породами могли продолжаться под ледниками, даже когда поверхность Земли была заморожена.
|
|
Моделирование процессов выветривания под древними льдами
|
|
|
|
Чтобы исследовать эту возможность, исследовательская группа разработала численные модели взаимодействия воды и горных пород в подледниковых условиях.
|
|
|
|
Их моделирование было сосредоточено на условиях под толстыми континентальными ледяными щитами, где геотермальное тепло из недр Земли и изоляция вышележащим льдом могут привести к образованию талой воды у основания ледника. Эта талая вода может протекать через щебень, образовавшийся в результате ледниковой эрозии, позволяя протекать химическим реакциям даже в условиях глобального похолодания.
|
|
|
|
Модели отслеживают, как изменяются растворенные элементы, вторичные минералы и химический состав флюидов при взаимодействии талой воды со свежей породой.
|
|
|
|
Ключевым выводом является то, что эффективность подледникового выветривания определяется балансом между запасом воды и скоростью поступления свежей породы в результате ледниковой эрозии. Когда этот баланс остается постоянным, система достигает стабильного химического состояния, независимо от абсолютного количества воды или горных пород.
|
|
|
|
Исследователи обнаружили, что подледниковый процесс выветривания может привести к потреблению значительного количества CO2 в вероятных условиях снежного кома на Земле.
|
|
|
|
В некоторых сценариях расчетные показатели потребления CO2 могут приближаться к показателям выбросов CO2 из вулканических источников при благоприятных условиях на Земле снежного кома, а это означает, что выветривание под ледяными покровами может эффективно компенсировать накопление парниковых газов. Этот процесс замедлил бы потепление атмосферы и отложил дегляциацию, помогая объяснить, почему некоторые явления, происходящие на Земле как снежный ком, такие как Стуртское оледенение, продолжались десятки миллионов лет.
|
|
|
|
Последствия для климата, океанов и жизни
|
|
|
|
Исследование также предполагает, что различия в подледниковой гидрологии и скорости эрозии могут привести к значительным различиям в интенсивности выветривания в разные периоды оледенения. Даже незначительные изменения в наличии талой воды или запасах горных пород могут нарушить баланс между потреблением и накоплением CO2, что потенциально может привести к контрастной продолжительности неопротерозойских событий, связанных с "снежным комом Земли".
|
|
|
|
Соавтор Мохит Мелвани Дасвани (Mohit Melwani Daswani), доцент Токийского научного института ELSI, добавляет: "Это открытие бросает вызов основному предположению классической гипотезы снежного кома на Земле, показывая, что выветривание может продолжаться под ледяными покровами и существенно влиять на климат".
|
|
|
|
Помимо изменения климата, подледниковое выветривание, возможно, также повлияло на химический состав океана и поступление питательных веществ. Модели показывают, что талая вода, текущая из-под ледяных покровов, могла доставлять в океаны такие элементы, как фосфор, что могло иметь последствия для биологической продуктивности после таяния льдов. Это подчеркивает, что подледниковая среда является динамичным химическим реактором, а не инертным замерзшим ландшафтом.
|
|
|
|
В совокупности эти результаты указывают на подледниковое выветривание как на ранее недооцененную обратную связь в климатической системе Земли. Продолжая потреблять CO2 во время глобальных оледенений, химические реакции под ледниковыми покровами, возможно, сыграли решающую роль в регулировании сроков и продолжительности самых экстремальных ледниковых периодов на Земле.
|
|
|
|
Источник
|
