Австралийские геологи использовали моделирование тектоники плит, чтобы определить, что вызвало экстремальный климат ледникового периода в истории Земли, произошедший более 700 миллионов лет назад.
Исследование, опубликованное в журнале Geology, помогает понять функционирование встроенного в Землю «термостата», который предотвращает застревание Земли в режиме перегрева. Это также показывает, насколько чувствителен глобальный климат к концентрации углерода в атмосфере.
«Представьте, что Земля почти полностью замерзла», — сказала ведущий автор исследования, доктор Адриана Дуткевич. «Именно это произошло около 700 миллионов лет назад: планета была покрыта льдом от полюсов до экватора, и температура сильно упала. Однако, что стало причиной этого, остается открытым вопросом».
«Теперь мы думаем, что разгадали тайну: исторически низкие выбросы вулканического углекислого газа, чему способствовало выветривание большой груды вулканических пород на территории нынешней Канады; процесс, который поглощает атмосферный углекислый газ».
Проект был вдохновлен ледниковыми обломками, оставшимися от древнего оледенения того периода, которые можно наблюдать в хребтах Флиндерс в Южной Австралии.
Научные данные свидетельствуют о том, что Земля пережила ряд оледенений в течение неопротерозойской эры. В позднем неопротерозое было три (или, возможно, четыре) значительных ледниковых периода. Эти периоды почти полного оледенения Земли часто называют «Землей-снежком», где предполагается, что временами планета была покрыта льдом толщиной 1–2 км. Из этих оледенений Стертское оледенение (717—660 млн лет назад) было наиболее значительным, тогда как Мариноанское оледенение (650—635 млн лет назад) было более коротким, но все же всемирным оледенением. Другие оледенения, вероятно, были небольшими и не глобальными по сравнению с мариноанским или стертским оледенениями.
Длительный ледниковый период, также называемый стертским оледенением (Sturtian glaciation) в честь исследователя центральной Австралии XIX века Чарльза Стерта, длился с 717 по 660 миллионов лет назад, задолго до появления динозавров и сложной растительной жизни на суше.
«Были предложены различные причины запуска и окончания этого экстремального ледникового периода, но самый загадочный аспект заключается в том, почему он длился 57 миллионов лет — период времени, который нам, людям, трудно представить» — говорит Адриана Дуткевич.
Ученые обратились к модели тектоники плит, которая показывает эволюцию континентов и океанских бассейнов после распада древнего суперконтинента Родиния. Они соединили его с компьютерной моделью, которая рассчитывает дегазацию CO2 подводных вулканов вдоль срединно-океанических хребтов — мест, где плиты расходятся и рождается новая океанская кора.
Вскоре они поняли, что начало стертского ледникового периода точно коррелирует с рекордно низким уровнем вулканических выбросов CO2. Кроме того, отток CO2 оставался относительно низким на протяжении всего ледникового периода.
В то время на Земле не было животных или наземных растений. Концентрация парниковых газов в атмосфере почти полностью диктовалась выделением CO2 из вулканов и процессами выветривания силикатных пород, которые поглощают CO2».
Соавтор работы профессор Дитмар Мюллер сказал: «В то время климатом управляла геология. Мы думаем, что стертский ледниковый период начался из-за двойного удара: тектоническая перестройка плит свела вулканическую дегазацию к минимуму, в то время как одновременно континентальная вулканическая провинция в Канаде начала разрушаться, потребляя атмосферный CO2.»
«В результате содержание CO2 в атмосфере упало до уровня, при котором начинается оледенение, — который, по нашим оценкам, ниже 200 частей на миллион, что составляет менее половины сегодняшнего уровня».
Работа команды ученых поднимает интригующие вопросы о долгосрочном будущем Земли. Теория предполагает, что в течение следующих 250 миллионов лет Земля эволюционирует в направлении Пангеи Ультима, суперконтинента, настолько горячего, что млекопитающие могут вымереть.
Однако в настоящее время Земля также находится на траектории снижения вулканических выбросов CO2, поскольку столкновения континентов усиливаются, а плиты замедляются. Так что, возможно, Пангея Ультима снова превратится в снежный ком.
«Что бы ни случилось в будущем, важно отметить, что геологическое изменение климата того типа, который изучается здесь, происходит чрезвычайно медленно. По данным НАСА, антропогенное изменение климата происходит в 10 раз быстрее».