Популярный миф о изменении климата утверждает, что человечество не способно выпускать столько парниковых газов, сколько это делают естественные геологические процессы. Поэтому винить нас в глобальном потеплении — бесполезно. Новое исследование показывает, что у этой точки зрения есть серьезные основания. Правда, вулканы не только насыщают атмосферу углекислым газом, но и провоцируют его связывание в ходе химического выветривания пород. И эта двойственность их воздействия на планету всегда находилась в равновесии, поэтому миф остается мифом: нивелировать влияние людей на климат геологии быстро не получится.
Международная группа ученых во главе с командой из Университета Саутгемптон изучила изменения климата в течение 400 миллионов лет, учитывая процессы на суше и в океанах. Такой анализ позволяет лучше понять связь различных систем, формирующих Землю, поскольку влияние некоторых событий может проявляться спустя длительное время с точки зрения человека. Исследователи пытались обнаружить или опровергнуть это существование долгосрочных связей.
Для обработки геологических, гидрологических и климатических данных пришлось разработать новую модель и модернизировать несколько существующих. Учёным пригодились последние достижения в области нейросетевых алгоритмов и машинного обучения. В результате трудов появилась статья. опубликованная в журнале Nature GeoscienceСреди ее авторов — специалисты не только из Саутгемптонского университета, но и из Лидсского (Великобритания), Оттавского (Канада), Сиднейского и Национального Австралийского университетов.
Химическое выветривание связывает углекислый газ из атмосферы. Этот процесс не следует путать с эрозией, которая — деградация геологических структур под воздействием движущейся воды. Выветривание происходит без существенного смещения пород или их фрагментов. Почвы преобразуются в ходе химических реакций, механического воздействия ветра, замерзания и оттаивания влаги, а также при участии живых организмов. Химическое выветривание раньше объясняло баланс выбросов углекислого газа в атмосферу и его поглощения. Согласно широко принятой научной точке зрения, эта гармония обуславливалась хрупким равновесием между процессами на морском дне (способствуют выбросам) и выветриванием на суше (поглощают).
Новое исследование ставит теорию на грань несостоятельности, поскольку она плохо согласовывается с данными наблюдений. Анализ данных за последние 400 миллионов лет показывает, что активные континентальные окраины играют решающую роль в уравновешивании колебаний климата на масштабах геологических периодов. Вулканизм в этих областях, обусловленный тектоникой плит, выбрасывает в атмосферу огромное количество парниковых газов, включая углекислоту, и способен резко изменить климат в краткосрочной перспективе. Но вместе с тем вулканы покрывают свои окрестности колоссальными объемами химически активных пород.
В результате эрозии вулканических пород соединения кальция и магния поступают в бассейны рек и морей, где под воздействием воды образуют новые минералы, связывающие углекислый газ в твердой форме. Этот процесс развивается медленнее, чем первичные последствия извержений, а количество связанного CO2 оказывается больше выброшенного вулканами. В течение последних 400 миллионов лет концентрацию углекислоты в атмосфере регулируют такие геологические процессы, что подтвердило новое исследование.
Но человек сильнее вулканов
Понимание механизмов регуляции глобального климата может привести к разработке простого и недорогого способа улавливания углекислого газа, выбрасываемого человеком. Авторы предлагают распределить по поверхности известково-щелочные минералы в безопасных количествах. Минералы содержат много кальция, калия и натрия, которые под действием воды быстро свяжут углекислоту в твердую форму. Это создаст условия химического выветривания, характерные для активных континентальных окраин.
Человеческие действия вызывают выделение углекислого газа в 150 раз больше, чем вулканы всего мира. Естественные процессы химического выветривания не справятся с таким объемом. Ученые считают необходимым снизить уровень CO2 в атмосфере, который сейчас рекордный за последние три миллиона лет. Существует и другая точка зрения: глобальное потепление с ростом концентрации углекислоты может быть полезно для человечества и планеты. Однако консенсус научного сообщества склоняется к другому мнению, и эта позиция имеет убедительные аргументы.