Древние вулканы когда-то увеличивали выбросы углерода в океане, но сейчас люди намного опережают их

Новое исследование древнего периода, который считается ближайшим естественным аналогом эпохи современных выбросов углерода человеком, показало, что массивный вулканизм посылал огромные волны углерода в океаны за тысячи лет, но природа не подошла близко к тому, чтобы соответствовать тому, что люди делают сегодня. По оценкам исследования, люди теперь вводят этот элемент в три-восемь раз быстрее, а возможно, даже больше. Последствия для жизни как на воде, так и на суше потенциально катастрофичны. Результаты появятся на этой неделе в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Исследователи из обсерватории Земли Ламонт-Доэрти Колумбийского университета изучили состояние океана 55,6 миллиона лет назад, время, известное как палеоцен-эоценовый термальный максимум (ПЭТМ). До этого планета уже была значительно теплее, чем сегодня, и резкий рост уровня CO2 во время PETM привел к повышению температуры еще на 5-8 градусов C (9-14 градусов F). Океаны поглотили большое количество углерода, вызвав химические реакции, которые привели к тому, что вода стала очень кислой , и убили или повредили многие морские виды.

Ученые знали о выбросе углерода ПЭТМ в течение многих лет, но до сих пор сомневались в том, что его вызвало. Помимо вулканизма , гипотезы включали внезапное растворение замороженного метана (который содержит углерод) из грязи на дне океана или даже столкновение с кометой. Исследователи также не были уверены в том, сколько углекислого газа присутствует в воздухе, и, следовательно, сколько океаны поглотили. Новое исследование укрепляет как теорию вулкана, так и количество углерода, которое было выброшено в воздух.

«Исследование имеет прямое отношение к сегодняшнему дню», - сказала ведущий автор Лора Хейнс, которая проводила исследование в аспирантуре Lamont-Doherty. «Мы хотим понять, как сейчас земная система будет реагировать на быстрые выбросы CO2», - сказала она. «ПЭТМ - не идеальный аналог, но это самое близкое из того, что у нас есть. Сегодня дела идут намного быстрее ». Хейнс сейчас работает доцентом в колледже Вассар.

До сих пор морские исследования ПЭТМ опирались на скудные химические данные из океанов и предположения, основанные на определенной степени предположений, которые исследователи вводили в компьютерные модели.

Авторы нового исследования ответили на вопросы более прямо. Они сделали это путем культивирования крошечных морских организмов с панцирем, называемых фораминиферами, в морской воде, формулировка которой напоминала высококислотные условия ПЭТМ. Они записали, как организмы впитали бор в свои раковины во время роста. Затем они сравнили эти данные с анализами бора из окаменелых фораминифер в ядрах дна Тихого и Атлантического океанов, которые охватывают ПЭТМ. Это позволило им идентифицировать сигнатуры изотопов углерода, связанные с конкретными источниками углерода. Это указывало на то, что вулканы были основным источником - вероятно, из-за массивных извержений, сосредоточенных вокруг того, что сейчас является Исландией, когда открылся Северный Атлантический океан и северная часть Северной Америки и Гренландия отделились от северной Европы.

Исследователи говорят, что углеродные пульсации, продолжительность которых, по другим оценкам, составляет не менее 4000-5000 лет, добавили в океаны целых 14,9 квадриллионов метрических тонн углерода - на две трети больше, чем их предыдущее содержание. Углерод мог появиться из CO2, выбрасываемого непосредственно в результате извержений, сгорания окружающих осадочных пород и некоторого количества метана, поднимающегося из глубин. Поскольку океаны поглощали углерод из воздуха, вода становилась очень кислой и оставалась такой в ​​течение десятков тысяч лет. Есть свидетельства того, что это привело к гибели многих глубоководных обитателей моря и, вероятно, других морских существ.

Сегодня выбросы человека вызывают стремительный рост содержания углекислого газа в атмосфере, и океаны снова поглощают большую его часть. Разница в том, что мы внедряем его гораздо быстрее, чем вулканы - в течение десятилетий, а не тысячелетий. Уровни в атмосфере резко выросли с 280 частей на миллион в 1700-х годах до примерно 415 сегодня, и они продолжают быстро расти. Уровни в атмосфере уже были бы намного выше, если бы океаны не поглощали так много. По мере того, как они это делают, быстрое подкисление начинает оказывать негативное влияние на морскую жизнь.

«Если вы добавляете углерод медленно, живые существа могут адаптироваться. Если сделать это очень быстро, это действительно большая проблема », - сказал соавтор исследования Бербель Хёниш, геохимик из Ламонт-Доэрти. Она отметила, что даже при гораздо более медленных темпах ПЭТМ морская жизнь сильно вымирает. «В прошлом были действительно ужасные последствия, и это не сулит ничего хорошего в будущем», - сказала она. «Мы опережаем прошлое, и последствия, вероятно, будут очень серьезными».