На протяжении последних 250 лет концентрация углекислого газа оставалась ниже, чем миллион лет назад. Вероятнее всего, факторы, обусловившие столь продолжительное снижение этих газов, имеют общие и весьма неожиданные причины.
Американские исследователи проанализировали воздушные пузырьки, заключенные в образцах «голубого льда» Восточной Антарктиды, возраст которых достигает полутора миллионов лет. В ходе исследования было установлено, что в течение последних 800 тысяч лет концентрация кислорода в атмосфере Земли снижалась. Результаты работы представлены в научной статье опубликована в Science Advances.
Концентрация кислорода в «голубом льду» уменьшалась на 1,02 процента за миллион лет после 0,8 миллиона лет, в то время как до этого периода не наблюдалось статистически значимых изменений. Примерно 0,8 миллиона лет назад средняя температура Земли также значительно снизилась, и ледниковые периоды стали более продолжительными. Исследователи указывают на то, что снижение уровня кислорода в течение этих 800 тысяч лет не могло быть вызвано деятельностью биосферы.
В период ледниковых эпох снижение выработки кислорода является закономерным процессом, поскольку фотосинтез на планете уменьшается. Однако скорость такого сокращения не может быть значительной: с уменьшением кислорода, производимого растениями, снижается и его потребление животными, а также самими растениями (в основном, в ночное время). Согласно ряду исследований, максимально допустимое снижение концентрации кислорода, обусловленное биологическими факторами, составляет 0,1 процента за миллион лет, что в десять раз меньше.
Существует еще один фактор, который препятствует вере в то, что причиной «кислородного оскудения» стали проблемы в биосфере. Если биогенная продукция кислорода уменьшается, то концентрация углекислого газа в атмосфере должна возрасти (растения будут потреблять его в меньшем количестве, поскольку фотосинтез у них будет протекать менее активно). Однако подобной тенденции в последние 0,8 миллиона лет не зафиксировано, концентрация СО 2 на длинных отрезках времени не росла (вплоть до начала сжигания угля человеком).
Воздушные пузырьки, заключенные в «голубом льду» Восточной Антарктиды, свидетельствуют о том, что за последний миллион лет потребление кислорода из атмосферы превышало его выработку в результате фотосинтеза и другими способами примерно на два процента. Эта величина значительна и превышает, к примеру, нынешний объем выбросов углекислого газа 2 человечеством. Следовательно, отвечать за обескислороживание Земли должен довольно масштабный процесс.
Куда делся этот кислород? В новой работе предполагается, что охлаждение океанов в период оледенений могло привести к поглощению части кислорода. Чем ниже температура воды, тем больше газов она способна растворить, и учитывая, что последний миллион лет был относительно холодным в истории Земли, эта гипотеза представляется обоснованной. Однако, она требует дополнительных доказательств, поскольку отсутствует полная ясность относительно изменений температуры Мирового океана на разных глубинах за этот период.
Два других объяснения связаны с ускоренным обнажением горных пород, богатых железом. Во-первых, оледенения, происходившие на протяжении последнего миллиона лет, приводили к понижению уровня моря на 100 метров и более, что приводило к обнажению обширных территорий, ранее находившихся под водой. В морской воде содержится небольшое количество кислорода, что препятствовало активному связыванию железосодержащих минералов, расположенных на морском дне. Однако, после отступления моря этот процесс ускорился. Во-вторых, горные ледники, продвигаясь и отступая, значительно обнажают горные породы, удаляя с них покровные слои. В этих породах также содержится большое количество материалов, содержащих железо, которые способны интенсивно окисляться в межледниковье, когда они перестают быть покрытыми льдом.