Срок годности пирита

Последние 2,6 миллиона лет характеризуются ледниковыми циклами — регулярной сменой холодных и теплых периодов. Широко принято, что изменения концентраций углекислого газа и других парниковых газов в атмосфере были в значительной степени ответственны за эти естественные колебания. Однако что именно запускает рост концентраций CO₂, вызывающий переход от ледниковой стадии к теплой, до конца не ясно. Доктор Мартин Кёллинг из MARUM — Центра морских исследований окружающей среды при Бременском университете — вместе с коллегами разработал новую модель, в которой ключевую роль играет выветривание пирита, распространенного серосодержащего минерала. Результаты опубликованы в журнале Nature Geoscience.

Расчёты основаны на том, что во время оледенений уровень моря был более чем на 100 метров ниже современного. При таком низком уровне более 20 миллионов квадратных километров современного шельфа подвергались воздействию атмосферного кислорода, что приводило к масштабному окислению пирита и высвобождению CO₂ в атмосферу. По сравнению с современными антропогенными выбросами, ледниковый выброс CO₂, вызванный пиритом, был небольшим, но значимым, того же порядка величины, что и вулканические выбросы.

«В глобальном масштабе этого количества достаточно, чтобы повлиять на климатическую систему», — говорит Кёллинг. Особенно учитывая, что эти выбросы CO₂ систематически происходили перед окончанием ледниковых периодов. «Основываясь на наших расчётах, мы предполагаем, что этот процесс помогал завершать оледенения. Выветривание пирита может быть до сих пор упущенным процессом, который косвенно контролирует таяние ледников через парниковый эффект и, таким образом, обеспечивает быстрый подъём уровня моря, знаменующий конец ледникового периода».

Для модели Кёллинг проанализировал и сравнил опубликованные реконструкции уровня CO₂ и уровня моря за последние 800 000 лет. Он обнаружил, что уровень моря и углекислый газ удивительно хорошо коррелируют: если уровень моря поднимается на один метр, содержание CO₂ увеличивается на 0,001 промилле. Однако продолжительность тёплых периодов обычно недостаточна для «восполнения» исходного содержания пирита в шельфе. В результате так называемый фронт выветривания пирита — слой в континентальном шельфе, где пирит окисляется во время оледенений, — с каждым оледенением мигрировал всё глубже. По оценке Кёллинга, этот фронт в настоящее время находится примерно на 90 метров ниже современного уровня моря.

Модель также даёт объяснение увеличению продолжительности ледниковых циклов около миллиона лет назад. Модель показывает, что примерно в это время фронт выветривания пирита в осадках шельфа по всему миру мигрировал так глубоко, что падения уровня моря в рамках одного цикла наклона земной оси (41 000 лет) стало недостаточно, чтобы обнажить глубокий пирит. Выброса CO₂ не происходило, атмосфера недостаточно прогревалась, и климатическая система входила во второй холодный цикл. Это вызывало дальнейшее падение уровня моря, достаточное для начала глубокого выветривания пирита, которое уже помогало возвращению к тёплому периоду.