Через 350 млн років давню кліматичну загадку розгадано: як Земля занурилася у льодовиковий період

У новому дослідженні вченим не просто вдалося розгадати стародавню загадку земного клімату, а й отримати нові дані про втрату вуглецю, зміну океану і схильність планети до затяжного льоду, пише Фокус.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Стародавній вапняк у Неваді та Монтані зберігає хімічний слід цього повторного моменту в історії Землі. У новому дослідженні доктор Фейфей Чжан з Нанкінського університету вивчила ці шари і виявила однаково різке падіння вмісту літію в обох ділянках гірських порід. Дані вказують на те, що падіння збіглося з істотним збільшенням вмісту ізотопів вуглецю в період від 359 до 347 мільйонів років тому, що уточнює час переходу. Оскільки один і той самий патерн спостерігається у двох різних басейнах, сигнал потребує ширшого пояснення, ніж будь-які локальні геологічні особливості.

Відомо, що дощова вода повільно роз'їдає свіжі породи в процесі силікатного вивітрювання — хімічного процесу, який пов'язує вуглець у розчиненій речовині. Потім річки переносять цю речовину в море, де вона може виявитися похованою в морських відкладеннях.

Коли вивітрювання прискорюється на великих територіях, атмосфера може втрачати вуглекислий газ швидше, ніж вулкани його заповнюють. Це, за словами доктора Чжан, робить нещодавно виміряний сигнал не просто цікавим фактом, оскільки він вказує на прямий шлях від руйнування гірських порід до охолодження.

Незначні зміни в ізотопах літію, балансі між двома формами літію, дали команді найбільш чітку підказку. Під час вивітрювання гірських порід легший літій, як правило, затримується в новій глині, тоді як розчинений літій підтримує інший баланс. Дані вказують на те, що баланс літію в морській воді різко впав приблизно на 12 частин на тисячу, що свідчить про посилення континентального вивітрювання.

До слова, більш ранні аргументи спиралися на більш приблизні дані, тож цей чіткіший запис припадав давнім дельтам міцнішу основу. Під час нового дослідження вчені перевірили зразки на наявність забруднень і порівняли дві ділянки, що утворилися в різних умовах. Обидві ділянки показали однакові широкі коливання, що зробило зміни, пов'язані з похованням, гарячими флюїдами і локальним перемішуванням, набагато менш переконливими. Автори зазначають, що результати не усувають усіх невизначеностей, але залишають глобальну зміну довкілля як найбільш правдоподібне пояснення.

Далі вчені використовували комп'ютерне моделювання, щоб перевірити, чи може більш інтенсивне вивітрювання призвести до ланцюжка змін, що спостерігаються в породах. Розрахунки відтворили приблизно 30% збільшення вивітрювання силікатів і різке падіння концентрації вуглекислого газу в земній атмосфері.

Зазначимо, що в моделі концентрація вуглекислого газу впала приблизно з 1000 частин на мільйон до приблизно 200, плюс-мінус 200. Цей діапазон наблизив би Землю до умов, необхідних для утворення і збереження льоду.

Але чому ерозія прискорилася? Команда не виділяє одну конкретну причину, але звужує коло можливих варіантів до двох основних. Наприклад, одна з них пов'язана з підйомом гірських хребтів поблизу екватора, де підняття оголило б свіжі породи і прискорило б ерозію. Ще одна теорія вказує на поширення ранніх насіннєвих рослин, коріння і ґрунт яких могли сприяти руйнуванню мінералів. Науковці зазначають, що обидва варіанти відповідають даним і спрямовують більше розчинених поживних речовин у прибережні моря.

Десятиліттями вчені сперечалися про те, що саме більшою мірою сприяло похолоданню: похований органічний вуглець чи більш швидке вивітрювання гірських порід. Тепер нові дані вказують на те, що причина могла бути не одна — по суті, старе суперництво перетворилося на взаємопов'язану послідовність причин.

Нагадаємо, раніше ми писали про те, що артефакт часів льодовикового періоду виявився не тим, чим вважали.

Раніше Фокус писав про те, що стародавні гігантські лінивці любили їстівні "гарматні ядра": вони все ще існують на Землі.

Під час написання використовували матеріали National Science Review, Earth.