Випадкове відкриття океанських глибин змінює наше уявлення про Землю

Вивчати камінь — це як читати книгу. Камені є що розповісти, каже Фрідер Кляйн, науковий співробітник відділу морської хімії та геохімії Океанографічного інституту Вудс-Хол (WHOI). Гірські породи, які Клейн і його колеги проаналізували із затоплених схилів архіпелагу Святого Петра і Святого Павла в океанічному трансформному розломі Святого Павла, приблизно в 500 км від узбережжя Бразилії, розповідають захоплюючу та раніше невідому історію про частини геологічний цикл вуглецю.

Трансформаційні розломи, де тектонічні плити рухаються одна повз одну, є однією з трьох основних меж плит на Землі та мають довжину близько 48 000 км у всьому світі, а інші є глобальною системою серединно-океанічних хребтів (приблизно 65 000 км) і зонами субдукції (приблизно 55 000). км).

Роль трансформаційних розломів у циклі вуглецю

Кругообіг вуглецю на серединно-океанічних хребтах і в зонах субдукції вивчався десятиліттями. Навпаки, вчені приділяли відносно мало уваги CO₂ в океанічних трансформаційних розломах. Трансформаційні розломи протягом тривалого часу вважалися «дещо нудними» місцями через низьку магматичну активність, каже Кляйн. «Те, що ми тепер об’єднали, так це те, що мантійні породи, які оголюються вздовж цих розломів трансформації океану, є потенційно величезним поглиначем для CO», — каже він.

Часткове плавлення мантії вивільняє CO₂, який захоплюється гідротермальним флюїдом, реагує з мантією ближче до морського дна й уловлюється там.

Це частина геологічного кругообігу вуглецю, про яку раніше не було відомо», — каже Кляйн, провідний автор нового журнального дослідження, опублікованого в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). Оскільки трансформаційні розломи не були враховані в попередніх оцінках глобальних геологічних потоків CO₂, перенесення маси магматичного CO ₂ до зміненої океанічної мантії та морської води може бути більшим, ніж вважалося раніше».

Геологічні викиди та клімат

«Кількість CO₂, що виділяється через розломи трансформації, є незначною порівняно з кількістю антропогенного або антропогенного CO₂, — каже Кляйн. «Однак у геологічних часових масштабах і до того, як люди почали викидати стільки CO₂, геологічні викиди з мантії Землі, в тому числі від трансформаційних розломів, були основною рушійною силою клімату Землі».

Як зазначено в документі, «глобальні антропогенні викиди CO₂ оцінюються приблизно в 36 гігатонн (Гт) на рік, що є карликовими оцінками середніх геологічних викидів (0,26 Гт на рік) в атмосферу та гідросферу. З усім тим, протягом геологічних часових масштабів викиди CO₂, що надходять із мантії Землі, відіграють ключову роль у регулюванні клімату та придатності для проживання Землі, а також концентрації C [вуглецю] у поверхневих резервуарах, включаючи океани, атмосферу та літосферу». Кляйн додає, що «це, звичайно, до антропогенного спалювання викопного палива».

Розуміння зміни клімату через геологічні дослідження

«Щоб повністю зрозуміти сучасні кліматичні зміни, спричинені людиною, нам потрібно зрозуміти природні коливання клімату в глибокому минулому Землі, які пов’язані з порушеннями в природному циклі вуглецю на Землі. Наша робота дає змогу зрозуміти довгострокові потоки вуглецю між мантією Землі та системою океан/атмосфера», — каже співавтор Тім Шредер, викладач Беннінгтонського коледжу, штат Вермонт. «Великі зміни в таких потоках вуглецю протягом мільйонів років призвели до того, що клімат Землі став набагато теплішим або холоднішим, ніж сьогодні».

Щоб краще зрозуміти кругообіг вуглецю між мантією Землі та океаном, Кляйн, Шредер та їх колеги вивчали утворення мильного каменю «та інших магнезитових угруповань під час мінеральної карбонізації мантійного перидотиту» в трансформаційному розломі Сент-Пол, зазначається в статті. «Підживлений магматизмом у кореневій зоні трансформаційного розлому або під ним і подальшою дегазацією, розлом є каналом для гідротермальних флюїдів, багатих CO₂, тоді як карбонізація перидотиту є потенційно великим поглиначем для викидів CO₂».

У статті дослідники стверджують, що «поєднання низьких ступенів плавлення, яке генерує розплави, збагачені несумісними елементами, леткими речовинами, і особливо CO₂, і присутність перидотиту в океанічних трансформаційних розломах створює умови, що сприяють інтенсивній карбонізації мінералів».

Камені були зібрані за допомогою транспортних засобів, в яких перебували люди, під час круїзу в цей район у 2017 році.

Знайти та проаналізувати ці камені «було здійсненням мрії. Ми передбачили наявність змінених карбонатом порід океанічної мантії 12 років тому, але ми ніде не могли їх знайти», — каже Кляйн. «Ми вирушили на архіпелаг, щоб дослідити низькотемпературну гідротермальну активність, і нам не вдалося знайти там жодної такої активності. Було неймовірно, що ми змогли знайти ці породи в трансформаційному розломі, тому що ми знайшли їх випадково, шукаючи щось інше».