Исследования, проведенные учеными из Центра наук об окружающей среде моря MARUM Бременского университета, показывают, что потепление на планете может неожиданно привести к ее оледенению.
Климат Земли поддерживается в равновесии не только благодаря медленному выветриванию силикатных пород, которые действуют как углеродный резервуар, но также и через взаимодействие биологических и океанических циклов. В частности, роль водорослей, кислорода и фосфора оказывается гораздо более значимой, чем предполагалось ранее.
На протяжении долгого времени учёные полагали, что основным механизмом, регулирующим климат, является выветривание горных пород. Во время этого процесса дождь поглощает углекислый газ из атмосферы, который затем растворяет обнаженные породы. Высвобожденный углерод и кальций попадают в океан и служат основой для формирования ракушек и известняковых рифов, которые хранят углерод в морских отложениях на протяжении миллионов лет.
«Нагревание планеты ускоряет выветривание горных пород, что, в свою очередь, приводит к повышенному поглощению CO₂ и охлаждению Земли», — поясняет исследователь Доминик Хюльсе.
Тем не менее, в геологической истории Земли имели место события, когда планета полностью замерзала. Исследователи подчеркивают, что это не может быть объяснено только выветриванием, и что для таких резких колебаний температуры существуют иные факторы.
Ключевым моментом является то, как углерод хранится в океанах. С увеличением концентрации CO₂ в атмосфере и потеплением воды, в море поступает больше питательных веществ, таких как фосфор. Эти вещества способствуют росту водорослей, которые поглощают углерод при фотосинтезе. Когда водоросли погибают, они оседают на дно океана, унося с собой углерод.
Однако в условиях повышенной температуры воды активный рост водорослей может привести к дефициту кислорода. В условиях нехватки кислорода фосфор перерабатывается, а не захоранивается, создавая таким образом замкнутый цикл: избыток питательных веществ вызывает увеличение водорослей, которые, разлагаясь, потребляют еще больше кислорода, что усиливает выделение питательных веществ. В итоге, углерод остаётся в морских отложениях, способствуя охлаждению планеты.
Хюльсе и его коллега Энди Риджвелл работают над созданием сложной компьютерной модели климатической системы, которая учитывает все эти взаимодействия.
«Наша модель показывает, что климат не всегда стабилизируется после потепления. Напротив, он может охлаждаться до значений, значительно ниже первоначальных, хотя этот процесс может занять сотни тысяч лет. В рамках нашей модели это может привести к началу ледникового периода. Используя лишь выветривание силикатов, мы не смогли смоделировать такие крайние изменения», - добавляет Хюльсе.
Результаты исследования указывают на то, что в периоды с низким содержанием кислорода в атмосфере, как это было в давние времена, подобные циклы могли приводить к суровым ледниковым периодам, формировавшим раннюю геологическую историю Земли.
С увеличением выбросов CO₂ в современную атмосферу планета продолжит нагреваться. Тем не менее, согласно модели ученых, это может в долгосрочной перспективе вызвать новое похолодание, хотя оно, вероятно, будет менее резким, поскольку сегодня уровень кислорода в атмосфере выше, чем в прошлом, что ослабляет описанные циклы.
«Важно ли, начнётся ли следующий ледниковый период через 50, 100 или 200 тысяч лет?» — задается вопросом Риджвелл. «Сейчас нам следует сосредоточиться на том, чтобы ограничить текущее потепление. Естественное охлаждение не произойдёт достаточно быстро, чтобы это нам помогло».
Исследование поддерживается кластером передового опыта «Дно океана — неизведанный интерфейс Земли» на базе MARUM. Хюльсе намерен использовать свою модель для изучения того, как Земля могла восстанавливаться после прошлых климатических изменений и какую роль в этом играло дно океана.
