Увеличение количества углекислого газа в атмосфере вызывает как глобальное потепление, так и закисление океана. Последствия этого процесса разнообразны, включая неочевидные. Например, кроме угрозы для морской жизни, само закисление океана может уменьшить количество углекислоты в атмосфере. Такой эффект будет кратковременным, а его цена несомненно высока.
Чтобы осознать опасность глобального потепления для всего человечества, учёные обращаются к истории Земли. Богатая масштабными катастрофами, она изобилует яркими примером сеномано-туронское пограничное биотическое событие (OAE 2Массовое вымирание произошло во время которого больше четверти морских беспозвоночных погибло из-за уменьшения концентрации кислорода в воде. Вместе с ними исчезли хищники — плиозавры и почти все ископаемые рыбы.
Во второй половине мелового периода, примерно 94 миллиона лет назад, на протяжении почти полумиллиона лет содержание углекислого газа в атмосфере по разным оценкам колебалось между 320 и 900 частями на миллион. Сейчас этот показатель составляет 410-420 частей на миллион. Такой большой разброс оценок объясняется недостатком прямых данных о концентрации углекислоты в древнем воздухе. Косвенные свидетельства сильно зависят от модели, с которой их сравнивают.
Несмотря на отсутствие точных данных о концентрации углекислого газа в атмосфере до и во время… OAE 2О событии известно не многое, однако у нас есть сведения о его предшественниках. За полмиллиона лет до него усилялся подводный вулканизм. В нескольких местах мантийные плюмы расплавили тонкую океаническую кору: в районе нынешнего Мадагаскара, в Арктике и на востоке Тихого океана. OAE 2На морское дно практически прекратилось осаждение костных останков фораминифер (ракушек из карбоната кальция), отложения этого времени черные — состоят преимущественно из кремния и его соединений (материала ракушек радиолярий).
Две новые работы, дополняющие друг друга, раскрывают детали сеномано-туронского биотического события на границе эпох. Обе базируются на анализе химического состава древних морских отложений. Первая опубликована в рецензируемом журнале Nature Communications Earth & Environment, вторая — в Nature Geoscience.
Образцы пород, образовавшихся из донных отложений в изучаемый период, собрали в местах их обнажений на территории коммуны Губбио (Италия) и регионов бывшего Западного внутреннего моря (Северная Америка). При этом использовались керны, полученные глубоководным бурением в рамках миссии Международной программы исследования океана. IODP).
Начало OAE 2В образцах различима тенденция к затемнению пород и исчезновению останков фораминифер, даже без радиоизотопного датирования. Перед своим исчезновением эти протисты, а точнее — их раковины из карбоната кальция, деформируются и мельчают. Возможно, это связано как с закислением океана, так и с другими факторами, которые потребовали проверки. Для этого исследователи сравнили реакцию современных фораминифер на условия, предположительно существовавшие до сеномано-туронского биотического события.
Микроорганизмы в кислой среде меняются не только внешне, химический состав их раковин также различается. Изменяется баланс между изотопами кальция-44 и -40 (первого становится меньше). Такой маркер надёжнее внешнего вида раковин, которые плохо сохраняются в отложениях. Его обнаружили у изученных останков. Это даёт учёным подтверждение: древние фораминиферы жили в условиях, затрудняющих биокальцификацию. Это, в свою очередь, доказывает, что океан становился всё более кислым.
Вторая исследовательская работа посвящена изучению причин закисления. Химический состав образцов породы периода… OAE 2Отсутствовал не только карбонат кальция, но и соотношение изотопов осмия-187 и -188 менялось (увеличивался процент тяжелого). Единственная причина такого явления — выход металла на поверхность Земли вместе с мантийными породами. Не в атмосферу, а напрямую в воду.
Учёные установили прочную связь между началом сеномано-туронского пограничного биотического события, подводным вулканизмом и закислением океана. Анализ новых данных дал наиболее вероятное объяснение аномалии, существовавшей с момента её открытия. OAE 2Оставалось загадкой. В середине периода с температурой, превышающей миллион лет, вызванной парниковым эффектом, спрятались без малого 40 тысяч лет сравнительного похолодания.
В результате двух ранее описанных работ установлено, что вулканизм выбросил избыток углекислого газа в атмосферу и воду, что спровоцировало глобальное потепление и закисление океана. Увеличилась концентрация растворенного… CO2Концентрация углекислого газа снизилась, а кислорода — повысилась. Форамини Ferraraм сложнее связывать ионы кальция в кальцит, так как карбонаты (анионы CO) стали реже встречаться. 3-2).
Избыток углекислого газа в воде спровоцировал реакцию биосферы: количество водорослей возросло. В результате увеличилась щелочность приповерхностного слоя (на глубине щелочность тоже повышалась, но из-за растворения осевшего ранее кальцита). Это способствовало способности воды поглощать углекислый газ из воздуха напрямую, что замедляет глобальное потепление или даже обращает его вспять.
Новые сведения говорят о том, что увеличение щелочности морской воды может помочь справиться с изменением климата, но это повлечет за собой последствия для морских живых существ.