Массивные вулканические события в истории Земли, которые привели к выбросу большого количества углерода в атмосферу, часто коррелируют с периодами серьезных изменений окружающей среды и массовых вымираний. По мнению международной группы, возглавляемой исследователями из Пенсильванского университета и Оксфордского университета, новый метод оценки количества и скорости выброса углерода вулканами может улучшить наше понимание реакции климата.
Ученые сообщают в журнале Nature Geoscience, что они разработали новую технику для оценки избытка ртути, оставшейся в породах из-за древней вулканической активности. Этот метод может оценить выбросы углерода из крупных магматических провинций (LIP), вулканических событий, которые могут длиться миллионы лет и производить магму, которая достигает поверхности Земли и образует потоки лавы длиной в сотни миль.
«Крупные магматические провинции часто используются в качестве аналога антропогенного изменения климата, поскольку они происходят относительно быстро с геологической точки зрения и выделяют много углекислого газа», — сказала Изабель Фендли, доцент кафедры геонаук в Пенсильванском университете и ведущий автор исследования. «Но одна большая проблема, которую мы решаем в этом исследовании, заключается в том, что на сегодняшний день очень сложно точно определить, сколько углерода было выпущено этими вулканами».
Исследователи проанализировали образцы керна, отражающие 20-миллионные летние записи раннего юрского периода, и обнаружили, что уровни ртути увеличивались во время пиковой активности крупной магматической провинции Кару-Феррар и связанного с ней тоарского океанического бескислородного события, периода обширного экологического аноксидного явления. и изменение климата около 185 миллионов лет назад.
Однако общий объем выбросов углерода, оцененный с использованием данных о ртути, был значительно ниже, чем предсказывали модели углеродного цикла, необходимые для того, чтобы вызвать наблюдаемые изменения окружающей среды.
Результаты показывают, что вулканизм вызвал положительную обратную связь с системой Земли — реакцию климата и окружающей среды на первоначальное потепление, которое, в свою очередь, привело к еще большему потеплению. Эти положительные отзывы могут быть столь же важными, как и первичные выбросы в этих сценариях крупных выбросов углерода, а текущие модели углеродного цикла могут недооценивать последствия определенного количества выбросов, говорят ученые.
«Это показывает нам, что существуют реакции системы Земли, которые усугубляют воздействие углерода, выделяемого вулканами», — сказал Фендли. «И согласно нашим результатам, эти процессы обратной связи на самом деле очень важны, но недостаточно понятны».
Точные оценки выбросов углерода LIP важны для понимания влияния положительных и отрицательных процессов обратной связи углеродного цикла на будущие климатические прогнозы, говорят ученые.
«Помимо исторического изменения климата и понимания истории жизни, это также важно для того, как мы понимаем климат Земли и как мы исследуем, что происходит с окружающей средой после выброса в атмосферу большого количества углекислого газа», — сказал Фендли.
Оценка количества выбросов углерода, связанных с LIP, оказалась сложной задачей отчасти потому, что у ученых есть неполные данные о том, сколько извергалось лавы. По словам ученых, LIP Кару-Феррар, например, произошел на бывшем суперконтиненте Гондвана, и этот материал теперь распространен по всему южному полушарию, охватывая современную Южную Африку, Антарктиду и Тасманию, говорят ученые.
Вместо этого исследователи обратились к ртути, которая выделяется в виде газа во время извержений вулканов, но редко встречалась в высоких концентрациях в окружающей среде до человеческой деятельности. Глядя на химический состав горных пород в образцах керна, ученые смогли определить, сколько ртути можно ожидать в зависимости от условий окружающей среды, а сколько ее присутствует, вызванной вулканами.
Они разработали метод преобразования измеренных изменений концентрации ртути в объем выбросов ртутного газа. Используя соотношение выбросов ртутного газа к выбросам углерода в современных вулканах, они оценили, сколько углерода выделяли древние вулканы.
Исследователи заявили, что образцы керна из скважины Мохрас в Уэльсе, Великобритания, предоставили уникальную возможность провести это исследование. По словам ученых, длительная запись стала первым четким свидетельством того, что в этот период времени происходили значительно более крупные извержения вулканов по сравнению с предыдущими 15 миллионами лет.
«Большой объем существующих геохимических данных из скважины на ферме Мохрас (Лланбедр) в Уэльсе, пробуренной Британской геологической службой, а также очень четко ограниченная хронология предоставили уникальную возможность, которая позволила провести этот анализ», — сказал Фендли. «Предыдущие работы над ядром Мохрас, длившиеся десятилетиями, позволили нам реконструировать исходные потоки газа за миллионы лет для периодов, которые являются традиционными целями для палеоэкологических исследований, а также фонового состояния».
