Предсказания будущего изменения климата требуют ясного и тонкого понимания климата Земли в прошлом. В исследовании, опубликованном сегодня в журнале Science Advances, океанографы Гавайского университета (UH) в Маноа полностью согласовали тенденции изменения климата и углеродного цикла за последние 50 миллионов лет, решив противоречие, обсуждавшееся в научной литературе на протяжении десятилетий.

На протяжении всей истории Земли глобальный климат и глобальный углеродный цикл претерпевали значительные изменения, некоторые из которых ставят под сомнение современное понимание динамики углеродного цикла.

Меньшее количество углекислого газа в атмосфере охлаждает Землю и уменьшает выветривание горных пород и минералов на суше в течение длительного времени. Меньшее выветривание должно привести к меньшей глубине компенсации кальцита (CCD), которая является глубиной в океане, где скорость выпадения карбонатного материала равна скорости растворения карбоната (также называемой "линией снега"). Глубину ПЗС можно проследить в геологическом прошлом, изучив содержание карбоната кальция в кернах донных отложений.

Бывший аспирант океанографии Неманья Комар и профессор Ричард Зеебе, оба из Школы океанологии и земных наук и технологий UH Mānoa (SOEST), применили самую полную компьютерную модель химии карбонатов океана и CCD на сегодняшний день, сделав это первое исследование, которое количественно связывает все важные части углеродного цикла вместе в Кайнозое (последние 66 миллионов лет).

Вопреки ожиданиям, глубоководные карбонатные записи показывают, что по мере того, как атмосферный углекислый газ (CO2) уменьшался за последние 50 миллионов лет, глобальная ПЗС углублялась (а не мелела), создавая загадку углеродного цикла.

"Переменное положение палео-ПЗС с течением времени несет в себе сигнал о динамике комбинированного углеродного цикла прошлого", - сказал Комар, ведущий автор исследования. "Прослеживание эволюции ПЗС в кайнозое и выявление механизмов, ответственных за ее колебания, поэтому важно для деконволюции прошлых изменений в атмосферном CO2, выветривании и глубоководном карбонатном захоронении. Когда CO2 и температура упали над кайнозоем, CCD должен был обмелеть, но записи показывают, что на самом деле он углубился."

Компьютерная модель Комара и Зеебе позволила им исследовать возможные механизмы, ответственные за наблюдаемые долгосрочные тенденции, и обеспечить механизм согласования всех наблюдений.

"Удивительно, но мы показали, что реакция ПЗС была отделена от изменений скорости выветривания силикатов и карбонатов, бросая вызов давней гипотезе поднятия, которая приписывает реакцию ПЗС увеличению скорости выветривания из-за образования Гималаев и противоречит нашим выводам", - сказал Комар.

Их исследования показывают, что разрыв произошел частично из-за увеличения доли карбоната, погребенного в открытом океане относительно континентального шельфа из-за падения уровня моря по мере охлаждения Земли и формирования континентальных ледяных щитов. Кроме того, океанические условия вызвали распространение организмов, продуцирующих карбонаты в открытом океане в течение этого периода времени.

"Наша работа дает новое понимание фундаментальных процессов и обратных связей Земной системы, что имеет решающее значение для информирования будущих прогнозов изменений климата и круговорота углерода", - сказал Комар.

В настоящее время исследователи работают над новыми методами, чтобы ограничить хронологию изменений климата и углеродного цикла за последние 66 миллионов лет.

ИСТОЧНИК