Вулканы действовали как предохранительный клапан для долгосрочного климата Земли

Учёные из Саутгемптонского университета обнаружили, что протяжённые цепи вулканов были ответственны как за выброс, так и за последующее удаление углекислого газа (CO₂) из атмосферы в геологических масштабах времени. Это стабилизировало температуру на поверхности Земли.

Исследователи изучили совокупное влияние процессов в твёрдой Земле, океанах и атмосфере за последние 400 миллионов лет. Ключевую роль в этом играет химическое выветривание — разрушение и растворение горных пород на поверхности. Продукты выветривания (элементы вроде кальция и магния) выносятся реками в океаны, где образуют минералы, связывающие CO₂. Эта обратная связь регулирует уровень атмосферного CO₂ и, следовательно, глобальный климат.

«Многие процессы на Земле взаимосвязаны, и существуют значительные временные лаги между процессами и их эффектами», — объясняет соавтор работы. Чтобы распутать эту сложность, команда создала новую «сеть Земли», объединив алгоритмы машинного обучения и реконструкции тектоники плит.

Анализ показал, что континентальные вулканические дуги были главным драйвером интенсивности выветривания за последние 400 млн лет. Эти вулканы, как, например, в Андах или Каскадных горах, — одни из самых высоких и быстро разрушающихся объектов на планете. Их фрагментированные и химически реактивные породы быстро выветриваются и смываются в океан.

«Это баланс. С одной стороны, эти вулканы выбрасывали огромные количества CO₂. С другой — они же помогали удалять этот углерод благодаря реакциям быстрого выветривания», — отмечает соавтор исследования. Работа ставит под сомнение давнюю концепцию о балансе выветривания морского дна и континентальных недр как основном регуляторе климата.

«К сожалению, это не означает, что природа спасёт нас от изменения климата, — подчёркивает ведущий автор. — Сегодня уровень CO₂ выше, чем за последние 3 миллиона лет, а антропогенные выбросы примерно в 150 раз превышают вулканические. Континентальные дуги, спасавшие планету в глубоком прошлом, просто не присутствуют в масштабах, необходимых для противодействия нынешним выбросам».

Тем не менее, результаты исследования важны для поиска решений климатического кризиса. Технология искусственно усиленного выветривания пород, когда их измельчают и распространяют по земле, может сыграть ключевую роль в безопасном удалении CO₂. Наиболее эффективными для таких схем могут быть кальций-щелочные вулканические материалы, характерные как раз для континентальных дуг. Однако авторы предупреждают, что это не «серебряная пуля», и первостепенной задачей остаётся сокращение выбросов в соответствии с путями смягчения последствий, предложенными МГЭИК (IPCC).