Планета Земля обладает удивительной способностью регулировать собственный климат в течение десятков миллионов лет, но точные механизмы этой системы контроля долго оставались загадкой для науки. Новое исследование ученых, опубликованное в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, обнаружило скрытую связь между уровнем мирового океана и концентрацией фосфатов. Оказалось, что объемы этого важнейшего питательного вещества напрямую управляют объемами углекислого газа в атмосфере Земли.
У Земли есть естественный термостат, и ученые выяснили, как он работает
Ученые раскрыли механизм работы естественного термостата Земли, поддерживавшего планету обитаемой миллионы лет. Новое исследование связывает колебания уровня мирового океана с доступностью фосфатов для морских организмов. Этот круговорот определял объемы захоронения углерода на дне и его остаток в атмосфере. Процесс веками служил мощным регулятором, спасавшим планету от перегрева или критического вымерзания. Но маловероятно, что этот термостат спасет нашу Землю от глобального потепления.
Как работает термостат: Земля качается на волнах мирового океана. AI/Gemini
Кислород в древнем океане. Для реконструкции объемов кислорода в древнем океане ученые использовали новый метод анализа соотношения йода и кальция в раковинах микроскопических организмов — фораминифер. Их вековые останки, идеально сохранившиеся в глубоководных донных отложениях, содержат в себе химическую подпись эпохи, в которую они жили.
В периоды, когда глобальная температура росла, полярные ледяные щиты таяли. Это приводило к значительному повышению уровня моря. Вода затапливала обширные мелководные континентальные шельфы. Эти прибрежные зоны удерживали фосфаты в своих осадках, не пуская питательные элементы в открытый океан. Из-за нехватки фосфора продуктивность морской жизни резко падала: рождалось меньше организмов, снижались объемы органики, оседающей на дно, а вода насыщалась кислородом.
Уровень моря в эпоху эоцена 50 млн лет назад.
Продолжение ниже
Видео
Продолжение
В результате углекислый газ беспрепятственно накапливался в атмосфере, что делало планету еще теплее. Наглядным примером служит эпоха эоцена, длившаяся от 56 до 34 миллионов лет назад. Тогда из-за высокого уровня моря и затопленных шельфов открытый океан оставался бедным на нутриенты, обратная связь не работала, и на Земле долго сохранялся экстремально жаркий климат.
Падение уровня моря запускает обратный отклик
Ледники и полярные пустыни во время последнего ледникового периода около 20 тысяч лет назад покрывали огромную часть суши Северного полушария. .
Когда температура снижалась и ледники росли, уровень моря падал, а площадь шельфов сокращалась. В воду поступали огромные массы фосфатов, вызывая бурный расцвет морской жизни. После гибели организмов их останки опускались на дно и разлагались, поглощая кислород.
На дне формировались обширные зоны с низким содержанием кислорода. Соприкасаясь с богатыми углеродом шельфовыми отложениями, эти бедные кислородом воды запускали мощнейшую цепную реакцию: дефицит кислорода заставлял осадки выделять еще больше фосфатов в воду. Дополнительное питание стимулировало новый виток роста биомассы и приводило к рекордному захоронению органического углерода на морском дне. Океан и атмосфера стремительно очищались от излишков углекислого газа, снижая парниковый эффект.
«Наш соавтор Кристиан Бьеррум изучил связь между уровнем моря, кислородом в океане и фосфатами с помощью компьютерной модели еще два десятилетия назад», — говорит соавтор работы профессор Зунли Лу из Сиракузского университета. — «Мы наконец-то собрали воедино геологические данные, необходимые для проверки нашей гипотезы». Ученые выяснили, что этот механизм, контролирующий переключения скорости потепления и обратно — скорости похолодания — работает эффективнее всего, когда уровень моря превышает современный примерно на 10–40 метров.
Сегодня климатическая система Земли уже вышла из положения равновесия из-за выбросов углерода. Уровень океана быстро (по геологическим меркам просто стремительно) растет. Но к тому моменту, когда сработает фосфатный механизм, тормозящий потепление, океан успеет затопить огромные прибрежные территории, и Земля станет другой.
Загружаем