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.
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».