Исследования пересматривают процесс обратного выветривания, меняя понимание глобального климата

Две новые публикации кардинально меняют научное понимание процесса обратного выветривания. Старший морской научный сотрудник Морской лаборатории Дофин-Айленд, доктор Джеффри Краузе, сыграл ключевую роль в обоих проектах, которые включают несколько сотрудничающих институтов.

Обратное выветривание — один из важнейших, но наименее изученных геохимических процессов в океане. В ходе этого природного процесса растворенные минералы и химические вещества объединяются, образуя новые глинистые минералы в донных отложениях. Эти реакции сильно влияют на морской цикл кремния и климат Земли, поскольку они включают растворенные элементы, такие как литий, железо и марганец, в формирующиеся минералы.

Новые данные о скорости обратного выветривания

Десятилетиями ученые полагали, что обратное выветривание слишком медленное, чтобы влиять на изменения окружающей среды в короткие временные масштабы. Однако новые исследования раскрывают как скорость, с которой может происходить процесс, так и вовлеченные биологические факторы.

В первом исследовании, опубликованном в Science Advances, ученые воссоздали условия морского дна в лаборатории, чтобы определить рецепт и скорость образования аутигенных глин из биогенного кремнезема — стеклоподобного материала, производимого диатомеями. Они обнаружили, что аутигенные глинистые минералы, формирующиеся непосредственно в осадке, могут образовываться всего за сорок дней из биогенного кремнезема морских диатомей. Предыдущие оценки предполагали, что эта трансформация займет поколения.

"Это было так быстро, мы были потрясены, увидев, как быстро это может происходить в лабораторных условиях", — сказал Краузе.

Микробная роль в трансформации кремнезема

Во втором исследовании, опубликованном в Communications Earth & Environment, ученые использовали радиоактивные трассеры кремния и образцы отложений из шлейфа реки Миссисипи и глубоководного конуса выноса реки Конго. Они показали, что микроорганизмы усиливают поглощение кремнезема и скорость образования осадка в три с половиной раза по сравнению со средами без микробной активности.

В течение нескольких дней микробы смогли растворить существующий кремнезем и преобразовать его в новые минеральные фазы — процесс, который, как изначально думали ученые, займет гораздо больше времени. Доктор Краузе и коллеги обнаружили, что более половины переосажденного кремнезема в морских отложениях является результатом микробной активности, в то время как только около четверти образовалось посредством неживых реакций.

Значение для климата и будущих исследований

Вместе эти две работы представляют собой значительный сдвиг в понимании того, что обратное выветривание является биологически опосредованным и происходит гораздо быстрее, чем предсказывали классические модели, с важными последствиями для глобального углеродного цикла и стабильности климатической системы Земли.

Эти открытия показывают, что океанические осадки могут влиять на циклы углерода и питательных веществ с более высокой скоростью, что напрямую влияет на способность океана хранить углекислый газ. Исследования прокладывают путь для будущих достижений. Доктор Краузе в настоящее время возглавляет два проекта в сотрудничестве с докторами Михалопулосом и Брэнди Киил Риз, направленные на изучение механизмов микробно-опосредованного обратного выветривания.