Вулканы - естественный регулятор климата планеты
Обширные цепи вулканов ответственны как за выброс, так и за последующее удаление атмосферного углекислого газа (CO2), что в течение геологического времени стабилизировало температуру на поверхности Земли, согласно исследованию, опубликованному 23 августа в журнале Nature Geoscience. Ученые из Университета Саутгемптона исследовали совокупное влияние процессов в твердой Земле, океанах и атмосфере за последние 400 миллионов лет. Естественное разрушение и растворение горных пород на поверхности Земли называется химическим выветриванием. Это важно, потому что продукты выветривания (такие элементы, как кальций и магний) сбрасываются реками в океаны, где они образуют минералы, которые задерживают CO2. Этот механизм обратной связи регулирует уровни CO2 в атмосфере и, в свою очередь, глобальный климат в течение геологического времени.
«В этом отношении выветривание земной поверхности служит геологическим термостатом, — сказал доктор Том Гернон. — Но основные элементы управления оказалось трудно определить из-за сложности земной системы». В процессе исследования ученые создали, так называемую, новую «Земную сеть», включающую алгоритмы машинного обучения и тектонические реконструкции плит. Это позволило им определить доминирующие взаимодействия внутри земной системы и то, как они развивались с течением времени.
Ученые обнаружили, что континентальные вулканические дуги были наиболее важной движущей силой интенсивности выветривания за последние 400 миллионов лет. Сегодня континентальные дуги включают цепи вулканов, например, в Андах в Южной Америке и Каскадах в США. Эти вулканы являются одними из самых высоких и быстро разрушающихся объектов на Земле. Поскольку вулканические породы фрагментированы и химически активны, они быстро выветриваются и сбрасываются в океаны.
«Это уравновешивающий акт. С одной стороны, эти вулканы откачивали большое количество CO2, что увеличивало уровень CO2 в атмосфере. С другой стороны, те же самые вулканы помогли удалить этот углерод с помощью быстрых реакций выветривания», — сказал профессор геохимии в Университете Саутгемптона Мартин Палмер. Исследование поставило под сомнение давнюю концепцию, согласно которой стабильность климата Земли на протяжении десятков и сотен миллионов лет отражает баланс между выветриванием морского дна и континентальных недр. «Идея такого геологического перетягивания каната между сушей и морским дном как доминирующей движущей силы выветривания земной поверхности не подтверждается данными», — заявил доктор Гернон.
«К сожалению, результаты не означают, что природа спасет нас от изменения климата, — подчеркнул доктор Гернон. — Сегодня уровни CO2 в атмосфере выше, чем когда-либо за последние 3 миллиона лет, а антропогенные выбросы примерно в 150 раз превышают выбросы вулканического CO2. Континентальные дуги, которые, по-видимому, спасли планету в глубоком прошлом, просто отсутствуют в масштабах, необходимых для противодействия современным выбросам CO2».
Но выводы ученых дают представление о том, как общество может справиться с нынешним климатическим кризисом. Искусственно усиленное выветривание горных пород, при котором породы измельчаются и распределяются по суше для ускорения скорости химических реакций, может сыграть ключевую роль в безопасном удалении CO2 из атмосферы. Выводы группы предполагают, что такие схемы могут быть оптимально развернуты с использованием щелочно-кальциевых вулканических материалов (содержащих кальций, калий и натрий), подобных тем, которые встречаются в условиях континентальной дуги.