Минерал, производимый тектоникой плит, оказывает глобальное охлаждающее воздействие, показало исследование

Геологи из Массачусетского технологического института обнаружили, что глинистый минерал смектит, встречающийся на морском дне, обладает удивительно мощной способностью захватывать углерод на протяжении миллионов лет.

Теперь команда MIT показала, что эти углерод-захватывающие глины являются продуктом тектоники плит. При столкновении океанической коры с континентальной плитой породы могут выноситься на поверхность, где со временем выветриваются в минералы, включая смектит. В конечном итоге глинистые осадки оседают в океане, где минералы улавливают частицы отмерших организмов в своих микроскопических складках. Это не дает органическому углероду быть поглощенным микробами и возвращенным в атмосферу в виде углекислого газа.

На протяжении миллионов лет смектит может оказывать глобальный эффект, способствуя охлаждению всей планеты. Проведя серию анализов, исследователи показали, что смектит, вероятно, образовывался после нескольких крупных тектонических событий за последние 500 миллионов лет. Во время каждого тектонического события глины захватывали достаточно углерода, чтобы охладить Землю и вызвать последующий ледниковый период.

Результаты впервые демонстрируют, что тектоника плит может запускать ледниковые периоды через образование захватывающего углерод смектита. Эти глины можно найти в некоторых тектонически активных регионах и сегодня, и ученые полагают, что смектит продолжает секвестрировать углерод, обеспечивая естественный, хотя и медленно действующий, буфер против потепления климата, вызванного деятельностью человека.

"Влияние этих невзрачных глинистых минералов имеет далеко идущие последствия для обитаемости планет, — говорит аспирант Джошуа Мюррей. — Возможно, даже существует современное применение этих глин для компенсации части углерода, который человечество выбросило в атмосферу".

Механизм охлаждения

Исследователи предположили, что смектит может быть ключевым минералом, связывающим тектонику и оледенения. Чтобы проверить это, они смоделировали выветривание пород, обнажаемых при столкновениях плит в тропических регионах, и оценили способность образующихся минералов взаимодействовать с углеродом. Анализ показал, что смектит не только является естественным продуктом такого выветривания, но и исключительно эффективно захватывает органический углерод.

Поскольку сами древние глины со временем видоизменяются, команда искала их "отпечатки пальцев" — характерные элементы, такие как никель и хром, которые содержатся в исходных океанических породах (офиолитах) и сохраняются в осадочных слоях. Проанализировав базу данных по осадочным породам за последние 500 млн лет, ученые обнаружили четкие пики содержания никеля и хрома, соответствующие четырем крупным ледниковым периодам. Это указало на присутствие смектита в те эпохи.

По оценкам исследователей, присутствие смектита могло увеличить сохранность органического углерода менее чем на одну десятую процента. Однако, накапливаясь в течение миллионов лет, этот захваченный углерод оказался достаточным для запуска каждого из четырех крупных оледенений. "Мы выяснили, что для огромного воздействия на климат действительно не нужно много этого материала", — отмечает профессор геологии MIT Оливер Ягуц.

"Эта работа — наглядная демонстрация того, насколько важно учитывать все биотические и физические компоненты глобального углеродного цикла", — комментирует Ли Камп, профессор геонаук из Университета Пенсильвании, не участвовавший в исследовании.

Ученые также видят потенциальное применение своих выводов. Смектиты можно было бы использовать для укрепления природных резервуаров углерода, например, в регионах вечной мерзлоты, которая тает из-за потепления, высвобождая органический углерод. Глины могли бы предотвратить его утечку в атмосферу. Исследование опубликовано в журнале Nature Geoscience.