Деформированные морские раковины и древние осадки проливают свет на прошлое Земли
Почти 100 миллионов лет назад на Земле произошло экстремальное нарушение окружающей среды, которое лишило океаны кислорода и привело к повышенному уровню вымирания морских организмов по всему земному шару.
В двух новых взаимодополняющих исследованиях, возглавляемых Северо-Западным университетом, геологи сообщают о новых выводах относительно хронологии и характера событий, которые привели к этому явлению, известному как Событие океанической аноксии 2 (OAE2). Оно было открыто более 40 лет назад покойным профессором Северо-Западного университета Сеймуром Шлангером. Изучая сохранившиеся планктонные микрофоссилии и общий осадочный материал, извлеченный из трех участков по всему миру, команда собрала прямые доказательства того, что закисление океана произошло на самых ранних стадиях события из-за выбросов CO2 от извержения массивных вулканических комплексов на морском дне.
В одном из исследований ученые также предлагают новую гипотезу, объясняющую, почему закисление океана привело к странному кратковременному похолоданию (названному «Пленусским холодным событием»), которое прервало чрезвычайно жаркий парниковый период. Анализируя, как приток CO2 от вулканов повлиял на химию океана, биоминерализацию и климат, исследователи надеются лучше понять, как современная Земля реагирует на увеличение CO2 из-за деятельности человека.
Статья с результатами исследований кернов глубоководных отложений, включая новый участок бурения у юго-западного побережья Австралии, будет опубликована 19 января в журнале Nature Geoscience. Вторая статья с подробными данными о древних деформированных микрофоссилиях была опубликована 13 декабря в журнале Communications Earth & Environment (Nature).
«Закисление океана и аноксия стали результатом массивных выбросов CO2 из вулканов. Эти крупные события выбросов CO2 в истории Земли дают нам лучшие примеры того, как система Земли реагирует на очень большие объемы поступления CO2. Эта работа имеет фундаментальное значение для нашего понимания климатической системы», — сказал Брэд Сагеман, старший соавтор обоих исследований.
«На основе изотопного анализа кальция мы предлагаем возможное объяснение Пленусского холодного события: замедление скорости биокальцификации из-за закисления океана позволило щелочности накапливаться в морской воде. Повышенная щелочность привела к удалению CO2 из атмосферы. Это может быть предсказуемым, хотя и временным, следствием потепления. Наши результаты по OAE2 предоставляют геологическую аналогию для усиления щелочности океана — одной из ведущих стратегий смягчения антропогенного климатического кризиса», — добавил Эндрю Джейкобсон, старший соавтор исследований.
Биологическая обратная связь
В то время как закисление океана после крупной магматической провинции (LIP) неудивительно, команда обнаружила нечто необычное. Кислотные условия во время OAE2 длились гораздо дольше, чем другие известные события закисления в древнем мире. Мэттью Джонс предполагает, что нехватка кислорода в океанских водах могла продлить состояние закисления. Организмы, потреблявшие планктон и органическое вещество в толще воды во время OAE2, также выделяли CO2, что способствовало закислению океана. Это указывает на положительную обратную связь между морской аноксией и закислением океана.
В исследовании Габриэллы Кич было обнаружено, что биология также сыграла свою роль. Глобальное потепление и закисление океана не просто пассивно влияли на фораминифер. Организмы активно реагировали, снижая скорость кальцификации при построении своих раковин. По мере замедления кальцификации фораминиферы потребляли меньше щелочности из морской воды, что помогало буферизировать растущую кислотность океана. Это также повысило способность океана поглощать CO2, что потенциально спровоцировало Пленусское холодное событие.
«Мы называем эту фазу "парниковым периодом", потому что температуры были очень высокими. Однако есть свидетельства относительного похолодания в интервале OAE2. Никто не мог объяснить, почему это похолодание произошло. Наше исследование показывает, что, уменьшая выработку карбоната в океане, вы фактически повышаете щелочность, что дает океану буферную способность поглощать CO2», — пояснила Кич.
Однако исследователи предостерегают, что естественная способность океана буферизировать CO2 — не ответ на современное антропогенное изменение климата.
«Хотя Земля восстановилась и исцелилась, этому способствовали вымирания в морской среде. У Земли есть некоторые стабилизирующие обратные связи, но они имеют свою цену», — подытожил Джейкобсон.