Наша планета — это сложно устроенная система, в которой всё взаимосвязано. Казалось бы, где остров Бали и где остров Гренландия? А уж тем более, как они могут повлиять друг на друга? Но статья, опубликованная учёными из Университета Калифорнии и Университета Тулузы в журнале PNAS в октябре 2020 года, убедительно доказывает наличие такой связи.
Столкновение Австралийской и Евразийской литосферных плит вызвало образование цепи достаточно высоких островов, простирающейся в наши дни от Суматры до Южной Гвинеи. Последние 15 миллионов лет минералы горных пород этих островов под действием дождей и растворенного в дождевой воде углекислого газа постоянно растворялись и вместе с углеродом выносились в океан.
«Континентальная кора Австралии врезается в эти вулканические острова, создавая действительно высокие горы к югу от экватора», — сказал Николас Суонсон-Хизелл (Nicholas Swanson-Hysell), доцент кафедры наук о Земле и планетологии Калифорнийского университета в Беркли и главный автор статьи, — «Итак, у вас есть это большое увеличение площади суши c довольно крутыми склонами в регионе, где тепло и влажно, а также много типов горных пород, которые обладают способностью естественным образом связывать углерод».
Такого связывания углекислого газа, по мнению авторов, оказалось достаточно для охлаждения атмосферы и образования больших ледовых щитов Антарктики и Арктики. Около 3 миллионов лет назад температура на планете достигла уровня, при котором сезонное таяние снега и льда в приполярных областях стало невозможным. Образование ледового щита в Северном полушарии запустило другой климатических механизм: возникновение циклов ледниковых максимумов и минимумов каждые 40–100 тысяч лет. Как известно, во время последнего максимума оледенения мощный ледовый щит покрывал большую часть Северной Америки, Скандинавский полуостров, север Европы и Восточно-Европейской равнины, льды скрывали Альпы и Гималаи, южные оконечности Южной Америки и Австралии. Но это было не единственное сильное похолодание на нашей планете.
Авторы исследования Фрэнсис Макдональд (Francis Macdonald) и Николас Суонсон-Хизелл заинтересовались и другими событиями оледенения в истории Земли. Они увидели определённую корреляцию между горообразованием в тропических регионах и возникновением циклов ледниковых периодов за последние 500 миллионов лет. В 2017 году авторы предположили, что большой ледниковый период 445 миллионов лет назад был вызван горообразованием в тропиках, а в 2019 году они продолжили изучение корреляции последних четырёх оледенений и столкновений между континентами и островными дугами в тропических районах. В результате учёные пришли к выводу, что сочетание увеличения площади выходов горных пород, состоящих из минералов, способных связывать углерод, и обилия тёплых тропических дождей особенно эффективно для удаления углекислого газа из атмосферы. Этот процесс включает химическое растворение горных пород, связывающих углекислый газ, который затем отлагается в карбонатных минералах морских известняковых пород.
«Мы создали новую базу данных таких типов событий горообразования, а затем восстановили широту, на которой они происходили», — пояснил Суонсон-Хизелл, — «И мы увидели, что сильное похолодание происходит тогда, когда образуется много гор такого типа именно в тропиках, что соответствует условиям Юго-Восточной Азии. Острова Юго-Восточной Азии — лучший аналог процессов, которые мы также встречаем и дальше в прошлое».
Для более полного понимания происходивших процессов и создания модели изменения уровня CO2 в атмосфере при изменении размеров островов Юго-Восточной Азии, американские учёные объединили свои усилия с французскими. Исследователи впервые воссоздали размеры островов по мере их роста в последние 15 миллионов лет, сосредоточив внимание прежде всего на самых крупных: Ява, Суматра, Филиппины, Сулавеси и Новая Гвинея. Они подсчитали, что за это время площадь островов увеличилась в 7 раз, с 0,3 миллиона до 2 миллионов км2.
Источник: https://www.pnas.org/content/early/2020/09/23/2011033117/tab-figures-data
Затем исследователи использовали компьютерную модель GEOCLIM чтобы понять, как такое изменение площади повлияло на содержание углерода в атмосфере. Они обнаружили, что увеличение площади суши вдоль юго-восточной окраины Тихого океана соответствовало глобальному похолоданию, что реконструировалось по изотопному составу кислорода в океанских отложениях.
Созданная модель даёт основание говорить о том, что одно только химическое выветривание в Юго-Восточной Азии снизило содержание CO2 с 500 ppm 15 миллионов лет назад до 400 ppm 5 миллионов лет назад и даже до 280 ppm в доиндустриальную эпоху. Несмотря на то, что в этой модели не учтено влияние роста Гималайских гор, этот сценарий вполне может объяснить образование Арктических ледовых щитов.
«Эти результаты подчёркивают, что состояние климата Земли особенно чувствительно к изменениям в тропической географии», — заключают авторы.
В продолжение своих исследований авторы статьи планируют смоделировать и другие оледенения прошлого, в том числе и оледенение 445 миллионов лет назад в ордовике, которое по их предположениям было вызвано первой фазой горообразования Аппалачей, находившихся в то время в тропиках.
Информационная служба ВСЕГЕИ
Источники: https://www.pnas.org/content/early/2020/09/23/2011033117
и https://phys.org/news/2020-09-island-building-southeast-asia-earth-northern.html?utm_source=nwletter...
