Вчені виявили неочікуваний вплив геометрії дна океану на клімат

Нещодавні дослідження показують, що до 50% варіацій у глибині поглинання вуглецю можна віднести до топографії морського дна. Вуглецевий цикл, який передбачає перенесення вуглецю між атмосферою, океанами та континентами, відіграє вирішальну роль у контролі клімату Землі. Різні фактори сприяють цьому циклу: виверження вулканів і діяльність людини викидають вуглекислий газ в атмосферу, тоді як ліси та океани діють як поглиначі, поглинаючи цей CO2. В ідеалі ця система збалансовує викиди та поглинання CO2 для підтримки стабільного клімату. Секвестрація вуглецю є однією зі стратегій, яка використовується в боротьбі зі зміною клімату, щоб зміцнити цей баланс.

Нове дослідження виявило, що форма і глибина океанічного дна пояснюють до 50% змін глибини, на якій вуглець накопичувався в океані за останні 80 мільйонів років. Раніше ці зміни пояснювали іншими причинами. Вчені давно знають, що океан, найбільший поглинач вуглецю на Землі, безпосередньо контролює кількість вуглекислого газу в атмосфері. Але досі не було добре зрозуміло, як саме зміни рельєфу морського дна протягом історії Землі впливають на здатність океану поглинати вуглець.

Результати дослідження та методологія

«Нам вдалося вперше показати, що форма і глибина дна океану відіграють важливу роль у довгостроковому циклі вуглецю», — сказав Метью Богуміл, провідний автор статті та докторант Землі, планети Каліфорнійського університету в Лос -Анджелесі. і космічні науки.

Довгостроковий вуглецевий цикл має багато рухомих частин, які функціонують у різних часових масштабах. Однією з цих частин є батиметрія морського дна — середня глибина та форма дна океану. Це, у свою чергу, контролюється взаємним розташуванням континенту та океанів, рівнем моря, а також течією в мантії Землі. Моделі вуглецевого циклу, відкалібровані за допомогою наборів палеокліматичних даних, формують основу для розуміння вченими глобального морського вуглецевого циклу та того, як він реагує на природні збурення.

«Як правило, моделі вуглецевого циклу протягом історії Землі розглядають батиметрію морського дна як фіксований або вторинний фактор», — сказав Тушар Міттал, співавтор статті та професор геонаук в Університеті штату Пенсільванія.

Нове дослідження, опубліковане в Proceedings of the National Academy of Sciences , реконструювало батиметрію за останні 80 мільйонів років і включило дані в комп’ютерну модель, яка вимірює поглинання вуглецю в морі. Результати показали, що лужність океану, стан насичення кальцитом і глибина карбонатної компенсації сильно залежали від змін мілководних частин океанічного дна (приблизно 600 метрів або менше) і від того, як розподілені глибші морські регіони (більше 1000 метрів). Ці три показники мають вирішальне значення для розуміння того, як вуглець зберігається на дні океану.

Наслідки для вивчення клімату та планет

Дослідники також виявили, що для поточної геологічної ери, кайнозою, лише батиметрія пояснює 33–50% спостережуваних коливань поглинання вуглецю, і дійшли висновку, що, ігноруючи батиметричні зміни, дослідники помилково приписують зміни в поглинанні вуглецю іншим, менш певним. такі фактори, як атмосферний CO2, температура водяного стовпа, силікати та карбонати, що змиваються в океан річками.

«Розуміння важливих процесів у довгостроковому циклі вуглецю може краще інформувати вчених, які сьогодні працюють над морськими технологіями видалення вуглекислого газу для боротьби зі зміною клімату», — сказав Богуміл. «Вивчаючи те, що природа зробила в минулому, ми можемо дізнатися більше про можливі результати та практичність морського секвестру для пом’якшення зміни клімату».

Це нове розуміння того, що форма і глибина дна океану, мабуть, найбільше впливає на поглинання вуглецю, також може допомогти в пошуку населених планет у нашому Всесвіті.

«Дивлячись на далекі планети, ми зараз маємо обмежений набір інструментів, які дадуть нам підказку про їхній потенціал для проживання», — сказала співавтор Кароліна Літгоу-Бертеллоні, професор Каліфорнійського університету в Лос-Анджелесі та завідувач кафедри наук про землю, планети та космос. «Тепер, коли ми розуміємо важливу роль батиметрії в циклі вуглецю, ми можемо безпосередньо пов’язати еволюцію внутрішнього простору планети з її поверхневим середовищем, роблячи висновки зі спостережень JWST і розуміючи життєздатність планети в цілому».

Прорив є лише початком роботи дослідників.

«Тепер, коли ми знаємо, наскільки важливою є батиметрія в цілому, ми плануємо використовувати нові симуляції та моделі, щоб краще зрозуміти, як різні форми дна океану конкретно впливатимуть на вуглецевий цикл і як це змінювалося протягом історії Землі, особливо ранньої Землі, коли більшість частина суші була під водою», – сказав Богуміл.