Когда тектонические плиты расходятся в срединно-океанических хребтах, из глубин Земли поднимается расплавленная порода, образуя новую океаническую кору. Этот процесс высвобождает углекислый газ из недр планеты в океан и атмосферу. Но морская вода в течение миллионов лет циркулирует через трещины в остывающих лавах, вступая в химические реакции с породами. В результате CO2 извлекается из воды и запирается в минералах, прежде всего в карбонате кальция.
Древние лавовые породы на дне океана оказались «губками», поглощающими CO2
Ученые из Университета Саутгемптона обнаружили, что скопления лавовой крошки на дне океана поглощают углекислый газ в гораздо больших объемах, чем считалось ранее. Анализ образцов возрастом 60 миллионов лет из Южной Атлантики показал, что эти геологические «губки» могут содержать в 40 раз больше CO2, чем обычные застывшие лавы.
Рельефная карта Срединно-Атлантического хребта южной части Атлантического океана (обозначена светло-голубым цветом в центре). Википедия
Углеродный цикл Земли работает как гигантский терморегулятор планеты. Вулканическая активность в срединно-океанических хребтах постоянно выбрасывает CO2 из мантии, повышая его концентрацию в атмосфере. Одновременно химические реакции морской воды с базальтами океанического дна извлекают углекислый газ, связывая его в карбонатах. Баланс между этими процессами на протяжении миллионов лет определяет климат Земли.
Исследователи пробурили океанское дно Южной Атлантики и извлекли керны пород, которые десятки миллионов лет перемещались по дну вместе с расходящимися тектоническими плитами. Ученым впервые удалось детально изучить так называемую вулканическую брекчию — скопления обломков лавы, образующиеся при эрозии подводных гор, подобно осыпям на склонах континентальных вершин. Работа опубликована в журнале Nature Geoscience.
Подводный рельеф района разрыва в южной части Атлантического океана с указанием мест бурения (черные кружки); на врезке показано расположение района Южно-Атлантического разрыва на карте возраста морского дна.
Лавовая крошка захватывает CO2 из воды
«Мы давно знали, что эрозия на склонах подводных гор производит большие объемы вулканический крошки. Но наше бурение впервые позволило получить керны этого материала после того, как он провел десятки миллионов лет на морском дне», — рассказывает руководитель исследования доктор Розалинд Коггон. Керны показали, что пористые, проницаемые отложения способны накапливать огромные объемы CO2 из морской воды, постепенно цементируясь карбонатными минералами, которые образуются при прохождении воды через породу.
Ядра лавовой брекчии, цементированные белыми минералами карбоната кальция.
Открытие показывает важность брекчии как «губки» для углерода в долгосрочном углеродном цикле Земли. Понимание того, как углерод перемещается между недрами планеты, океанами и атмосферой на протяжении миллионов лет, помогает объяснить изменения климата в прошлом и строить более точные климатические модели, предсказывающие будущее.