Новый ледниковый период начнется вовремя: сверхмощный "термостат" поможет Земле преодолеть кризис

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Новый климатический "термостат"

Считалось, что Земля может отреагировать на огромные объемы углекислого газа (CO2), выбрасываемые человеком в атмосферу, чрезмерно корректируя дисбаланс. Команда обнаружила, что это связано с новым "термостатом", который настолько эффективно закапывает горы углерода под морским дном, что может полностью остановить антропогенные выбросы углерода в течение 100 000 лет.

Отметим, что это в несколько раз быстрее, чем ранее предполагали ученые с ранее описанным "ленивым термостатом", блокирующим углерод в масштабах времени от 500 000 до 1 миллиона лет. По словам соавтора исследования, профессора геологии Калифорнийского университета в Риверсайде Энди Риджвелла, при совместной работе этих двух термостатов возможно, что следующий ледниковый период начнется вовремя, а не будет отложен из-за последствий изменения климата.

Авторы предупреждают, что новый описанный термостат вовсе не защитит человечество от последствий глобального потепления. По словам другого соавтора исследования, математика и специалиста по биогеохимическому моделированию из Бременского университета в Германии Доминика Хюльзе, простыми словами, люди не защищены от глобального потепления в ближайшие 100 или даже 1000 лет.

Земля регулирует свой климат

Исследователи давно подозревали, что наша планета регулирует свой климат в геологических масштабах времени. С 1980-х годов исследователи выдвигали теории о механизме, известном как обратная связь силикатного выветривания, возникающего, когда дождь захватывает CO2 из воздуха и распыляет его на силикатные породы. Отметим, что силикатные породы – породы с минералами, состоящими из кислорода и кремния, которые составляют около 90% земной коры.

Углекислый газ реагирует с этими породами, растворяя их и образуя молекулы, которые просачиваются в землю и в конечном итоге попадают в океан. Попав туда породы образуют известняк и мел – простыми словами, углекислый газ оказывается запертым на миллионы лет.

По словам ученых, обратная связь силикатного выветривания подобна "термостату", поскольку чем больше CO2 в атмосфере, тем теплее становится Земля, а следовательно тем интенсивнее круговорот воды. По мере увеличения количества осадков выветривание силикатов ускоряется – то есть больше углекислого газа переносится в океан, а атмосферный CO2 опускается до фонового уровня.

Простыми словами, обратная связь работает и в обратном направлении. По словам профессора Риджвелла, если на Земле становится слишком холодно и уровень углекислого газа слишком низкий, термостат потребляет слишком мало CO2 в сравнении с фоновым постоянным выбросом углекислого газа из мантии, вулканов и других магматических образований. Таким образом меньше CO2 попадает в океан, и его уровень в атмосфере медленно возвращается к среднему уровню.

Впрочем, обратная связь силикатного выветривания действует медленно. Ученые считают, что после возмущения может потребоваться до 1 миллиона лет, чтобы баланс CO2 восстановился. В результате существуют климатические события, которые эта связь не может объяснить, в том числе:

• ледниковые циклы;
• межледниковые циклы;
• явление Земли-снежка.

В новом исследовании ученые объединили отдельные проекты в единую модель глобального климатического углеродного цикла, учитывающую захоронение органического углерода на морском дне. Результаты выявили второй "термостат", основанный на фосфорном цикле Земли, который начинается на суше с пород, содержащих такие минералы как апатит.

Выветривание этих пород под воздействием осадков высвобождает фосфор, который просачивается в почву, попадает в ручьи и реки и в конечном итоге попадает в океан. Здесь он является ключевым питательным веществом для фитопланктона, который использует его для клеточных процессов. После гибели фитопланктон опускается на дно океана, откладывая органический углерод, фосфор и ряд других питательных веществ.

В более теплом мире больше фосфора смывается в океан, и фитопланктон размножается, а это означает, что больше органического углерода и фосфора достигает морского дна. С другой стороны более теплые океаны содержат меньше кислорода, а деоксигенация высвобождает фосфор обратно в толщу воды.

По мере переработки фосфор вновь попадает в пищевую цепь, а фитопланктон продолжает размножаться, поглощая фосфор с суши и океана. Это приводит к бурному росту микроорганизмов – все больше углекислого газа поглощается из атмосферы и все большее количество органического углерода откладывается на морском дне – глобальная температура планеты снижается.

Проще говоря, чем теплее становится мир, тем продуктивнее становятся океаны, задерживая больше углерода и охлаждая планету. Однако разница между фосфорным и силикатным выветриванием заключается в том, что содержание фосфора в океане не уменьшается с охлаждением Земли, поскольку он продолжает высвобождаться на морском дне.

В конечном итоге фосфорный цикл восстановит равновесие, однако планета может "сверхкорректироваться", провоцируя такие явления как Земля-снежок. Авторы исследования отмечают, что пока не ясно, как именно второй "термостат" отреагирует на изменение климата сейчас, но океан настолько богат кислородом по сравнению с прошлым, что "снежный ком" маловероятен.