Широко распространенное заблуждение о влиянии климата утверждает, что люди не способны производить выбросы парниковых газов в таком же объеме, как естественные геологические процессы. Поэтому, по мнению сторонников этой точки зрения, говорить о вине человечества в глобальном потеплении не имеет смысла. Однако, недавнее исследование опровергает это мнение, указывая на его фактическую неточность. Действительно, вулканы не только поставляют углекислый газ в атмосферу, но и способствуют его поглощению в результате химического выветривания горных пород. Эта двойственная роль в воздействии на планету всегда поддерживала равновесие, поэтому вышеупомянутое утверждение остается мифом: геологические процессы не смогут быстро компенсировать влияние человека на климат.
В течение геологически значимого периода, охватывающего 400 миллионов лет, международная группа ученых, возглавляемая командой из Университета Саутгемптон (Великобритания), изучила изменения климата и связанные с ними процессы, происходившие на суше и в океанах. Изучение таких масштабных временных промежутков позволяет лучше понять тесную взаимосвязь различных систем, определяющих облик нашей планеты, поскольку влияние некоторых событий может проявляться спустя длительный период времени по отношению к человеческой жизни. Целью исследования было выявление этой взаимосвязи или ее опровержение.
Для анализа геологических, гидрологических и климатических данных потребовалось создать новую модель и усовершенствовать ряд уже существующих. Недавние достижения в области нейросетевых алгоритмов и машинного обучения значительно облегчили работу ученых. Результатом кропотливого труда стала статья, опубликованная в журнале Nature Geoscience. В числе авторов работы — специалисты из Саутгемптонского университета, а также сотрудники Лидсского (Великобритания), Оттавского (Канада), Сиднейского и Национального Австралийского университетов.
Известно, что химическое выветривание способствует улавливанию углекислого газа из атмосферы. Этот процесс не следует путать с эрозией – деградацией геологических структур под воздействием текущей воды. Выветривание происходит без существенного перемещения горных пород или их частей. Они изменяются в результате химических реакций, механического воздействия ветра, циклов замораживания и оттаивания влаги, а также при участии живых организмов. Ранее химическое выветривание также объясняло баланс между выбросами углекислого газа в атмосферу и его поглощением. В соответствии с общепринятой научной точкой зрения, это равновесие обусловлено хрупким балансом между процессами, происходящими на морском дне (которые приводят к выбросам), и выветриванием на суше (которое способствует поглощению).
Однако новое исследование подвергает эту теорию сомнению (что также связано с ее неполной соответствием результатам наблюдений). Анализ данных, охватывающих последние 400 миллионов лет, указывает на то, что ключевую роль в стабилизации климатических колебаний в масштабах геологических эпох играли активные континентальные окраины. Эти области характеризуются активным вулканизмом, вызванным движением тектонических плит. Действительно, вулканы выбрасывают в атмосферу значительные объемы парниковых газов, включая углекислый газ, и способны быстро изменять климат. Вместе с тем они формируют вокруг себя обширные территории, состоящие из химически активных пород.
Соединения кальция и магния, содержащиеся в вулканических породах, быстро вымываются и транспортируются в речные и морские бассейны. В этих водных средах, относительно быстро с геологической точки зрения, под воздействием воды образуются новые минералы, которые фиксируют углекислый газ в виде твердых соединений. Этот процесс разворачивается с некоторым запозданием по сравнению с непосредственными последствиями вулканических извержений, и объем связанного CO2 превышает количество, выброшенное вулканами. Новое исследование выявило, что на протяжении последних 400 миллионов лет концентрация углекислого газа в атмосфере регулировалась подобными геологическими процессами, и это можно четко проследить.
Но человек сильнее вулканов
Углубленное понимание процессов, определяющих изменения климата на планете, открывает возможности для создания относительно простых и экономичных технологий улавливания углекислого газа, выбрасываемого в атмосферу в результате человеческой деятельности. В своей работе авторы предлагают использовать для этой цели известково-щелочные минералы, распределяя их по поверхности в безопасных объемах. Эти минералы содержат значительное количество кальция, калия и натрия, которые, взаимодействуя с водой, оперативно преобразуют углекислоту в твердые соединения. По сути, предлагается искусственно воспроизводить условия химического выветривания, обычно наблюдаемые на активных континентальных окраинах.
Необходимо принимать меры, так как выбросы углекислого газа, вызванные деятельностью человека, превышают суммарные выбросы всех вулканов мира в 150 раз. Естественных процессов химического выветривания окажется недостаточно для обработки такого количества газа. Ученые утверждают, что проблему снижения уровня CO2 в атмосфере следовало решать гораздо раньше, поскольку сейчас он достиг рекордного уровня за последние три миллиона лет. Существует и альтернативная точка зрения, согласно которой глобальное потепление и увеличение концентрации углекислого газа могут быть полезны для человечества и планеты. Однако научное сообщество придерживается иной позиции, подкрепленной убедительными аргументами.