На протяжении истории Земли климат менялся от ледникового к парниковому и обратно, главным образом из-за колебаний уровня парниковых газов в атмосфере. Долгое время считалось, что главную роль в этих изменениях играли извержения вулканов, особенно вулканических дуг, возникающих на стыках тектонических плит. Однако новое исследование австралийских ученых под руководством Бена Мазера из Мельбурнского университета предлагает иную точку зрения: мощные вулканические выбросы CO2 стали значимыми лишь около 100 млн. лет назад.
Ключ к этому выводу – фитопланктон, появившийся в океанах примерно 150 млн. лет назад. Этот микроскопический организм начал активно накапливать карбонат кальция в своих оболочках. После гибели планктон опускался на дно, формируя обширные отложения, богатые углеродом. Когда океанические плиты с этими отложениями подвергались субдукции – то есть погружались под другие плиты, – часть накопленного углерода попадала в мантию Земли и со временем выбрасывалась через вулканы.
До появления такого планктона вулканические дуги, по словам Мазера, были сравнительно незначительным источником углекислого газа. Исследование, опубликованное в журнале Nature Communications Earth and Environment, основывается на моделировании последних 500 млн. лет тектонической активности. Оно показывает, что большую часть этого времени основными каналами выброса углерода были рифты – зоны, где земная кора раздвигается. Рифты могут формироваться как на суше (например, в Восточной Африке), так и на дне океанов, где создаются срединно-океанические хребты.
По мере эволюции жизни в океане изменилась и геохимия осадков на дне, в частности, за счет доминирования организмов с кальциевым скелетом. Это изменило пути круговорота углерода. За последние 100 млн. лет вулканические дуги стали выбрасывать на две трети больше CO2, чем раньше. Тем не менее, объем этого углерода все еще меньше, чем количество, улавливаемое фитопланктоном и погружаемое вглубь планеты.
Сегодня Земля находится в теплой фазе длительного ледникового периода, который начался около 34 млн. лет назад. И хотя вулканическая активность усилилась, она уступает по влиянию процессам, связанным с океанической жизнью. Как подчеркивает профессор Алан Коллинз из Университета Аделаиды, подобные модели позволяют лучше понять, как тектонические и биологические изменения на Земле влияли на глобальный климат в разные эпохи.
