Как морское дно влияет на медленный углеродный цикл

Геонауки из Сиднейского университета обнаружили ранее неизвестную связь между геологическими циклами атмосферного углекислого газа и изменяющейся способностью океанической коры его поглощать. Профессор Дитмар Мюллер и доктор Адриана Дуткевич из Центра информатики Сиднея и Школы геонаук сообщили о своём открытии в журнале Science Advances.

Медленный углеродный цикл, протекающий десятки миллионов лет, является частью «страховки жизни» Земли, поддерживая обитаемость планеты. Одно из представлений заключается в том, что при росте CO₂ в атмосфере усиливается выветривание континентальных пород, что в итоге снижает уровень CO₂. Менее известно, что выветривание существует и в глубоководных океанах: молодая горячая вулканическая кора подвергается воздействию циркулирующей морской воды, что приводит к образованию в коре минералов, таких как кальцит, захватывающих углерод. Эффективность этого процесса зависит от температуры придонной воды.

«Чтобы понять его вклад в медленный цикл, мы реконструировали среднюю температуру придонных вод за последние 230 миллионов лет и использовали её в глобальной компьютерной модели эволюции океанической коры», — объясняет профессор Мюллер. Модель позволила рассчитать, сколько CO₂ хранится в новой коре. Доктор Дуткевич добавляет, что модель также отслеживает каждый фрагмент коры до его конечного пункта — зоны субдукции, где кора и кальцит перерабатываются в мантию, частично высвобождая CO₂ через вулканы.

Модель показала, что способность океанической коры хранить CO₂ меняется со временем с регулярной периодичностью около 26 миллионов лет. С такой же периодичностью в геологической летописи происходят вымирания, изменения вулканизма, отложения солей и колебания CO₂. Ранее их связывали с космическими циклами. «Наша модель предполагает, что характерная 26-миллионолетняя периодичность медленного углеродного цикла обусловлена колебаниями скорости спрединга морского дна, которые, в свою очередь, изменяют ёмкость океанической коры для хранения CO₂», — говорит профессор Мюллер. Анализ поведения зон субдукции указывает, что движущей силой этой периодичности является эпизодичность миграции самих зон субдукции.

Включение этого компонента в глобальные модели углеродного цикла поможет лучше понять, как Земля отреагирует на антропогенный рост CO₂ в атмосфере, и оценить долгосрочную роль континентов, океанов и океанической коры в поглощении избыточного углерода.