CentralAsia (CA) —  Исследователи из Калифорнийского университета в Риверсайде обнаружили механизм, который может превратить глобальное потепление в ледниковый период. Ученые выявили недостающее звено в углеродном цикле Земли, которое объясняет, почему древние ледниковые периоды были такими экстремальными. Результаты работы опубликованы в журнале Science.

Десятилетиями ученые считали, что климат Земли регулируется естественным процессом выветривания горных пород. Механизм работает так: дождь поглощает углекислый газ из атмосферы и выпадает на сушу. Вода разрушает горные породы, особенно силикатные — например, гранит. Растворенный материал вместе с поглощенным CO₂ попадает в океаны.

Там углерод соединяется с кальцием из горных пород и образует раковины и известняковые рифы. Эти материалы оседают на дне океана и удерживают углерод сотни миллионов лет, постепенно уменьшая количество CO₂ в атмосфере.

«По мере того, как планета нагревается, горные породы выветриваются быстрее и поглощают больше CO₂, снова охлаждая планету», — сказал геолог Энди Риджвелл, соавтор исследования.

Этот процесс рассматривался как стабилизирующая сила, которая не позволяет температуре слишком сильно колебаться. Но геологические данные показывают: некоторые древние ледниковые периоды были настолько суровыми, что лед и снег покрывали почти всю планету. Такое замерзание нельзя объяснить системой, которая просто плавно регулирует температуру.

Исследователи нашли дополнительный механизм, связанный с тем, как углерод захоранивается в океане.

При повышении концентрации CO₂ в атмосфере и росте температуры осадки переносят в море больше питательных веществ, таких как фосфор. Эти вещества стимулируют рост планктона — микроскопических организмов, которые поглощают углекислый газ через фотосинтез.

Когда планктон умирает, он опускается на дно океана и уносит с собой захваченный углерод. Так углерод удаляется из атмосферы и хранится в океанических отложениях.

В более теплых условиях эта система меняется. Усиленный рост планктона снижает уровень кислорода в океане. При меньшем количестве кислорода фосфор с большей вероятностью высвобождается обратно в воду, а не захоранивается навсегда. Этот фосфор подпитывает еще больший рост планктона, который при разложении еще сильнее истощает кислород.

Цикл продолжается, огромные объемы углерода захораниваются, и глобальные температуры начинают падать. Причем падать сильнее, чем они были изначально.

Риджвелл сравнивает этот процесс с системой кондиционирования.

«Летом вы устанавливаете термостат примерно на 25°C. По мере того, как температура на улице повышается в течение дня, кондиционер удаляет избыточное тепло внутри помещения, пока температура в комнате не опустится до 25°C, а затем останавливается», — объясняет он.

Климатическая система Земли работает похоже, но может реагировать неравномерно — как если бы термостат находился далеко от кондиционера. Вместо плавной стабилизации температуры эта обратная связь может привести к значительному похолоданию. В компьютерных симуляциях команды эффект был достаточно сильным, чтобы вызвать ледниковый период.

Более низкий уровень кислорода в древней атмосфере Земли делал эту климатическую систему гораздо менее стабильной. Это помогает объяснить суровость ранних ледниковых периодов.

Сегодня уровень кислорода в атмосфере намного выше, чем в древности. Поэтому будущее похолодание, вероятно, будет менее экстремальным — более высокий уровень кислорода снижает силу обратной связи в океанах.

«Как если бы термостат был расположен ближе к кондиционеру», — сказал Риджвелл.

Тем не менее, эффект может быть достаточным, чтобы ускорить начало следующего ледникового периода. Но это не повод расслабляться.

«В конце концов, имеет ли большое значение, наступит ли следующий ледниковый период через 50, 100 или 200 тысяч лет? Сейчас нам нужно сосредоточиться на ограничении продолжающегося потепления. То, что Земля в конечном итоге снова остынет, пусть даже и неравномерно, не произойдет достаточно быстро, чтобы помочь нам в течение нашей жизни», — подчеркнул ученый.