Расширение земной коры объясняет 170 000-летнюю волну тепла на Земле

56 миллионов лет назад Земля подверглась воздействию тепловой волны, которая длилась 170 000 лет. Это событие, известное как палеоценовый и эоценовый температурный максимум (ПЭТМ), вызвало волну эволюционных сдвигов. Новое исследование было опубликовано в естественные науки о земле Это предполагает, что массовый выброс углерода из глубин Северной Атлантики мог сыграть важную роль.

«[The PETM] Это было одно из самых экстремальных явлений глобального потепления в недавнем геологическом прошлом». Томас Гернон, геолог из Университета Саутгемптона. Волна тепла повысила температуру поверхности моря Примерно 5 градусов по Цельсиюокеанская кислота, и уничтожил некоторых глубоководных существ.

Он сказал, что необычным движение Биттам делает его быстрое начало. Джеймс Закос, палеонтолог из Калифорнийского университета в Санта-Круз, который изучает это событие, но не участвовал в новом исследовании. «модифицированный [carbon] Выбросы должны быть очень высокими — примерно такими же, как выбросы от ископаемого топлива». Это указывает на несколько источников углерода, сказал он.

гигатонны углерода

Ранее ученые предположили, что углерод поступает из термальных источников на дне океана. Магма срединно-океанических хребтов нагревала окружающие аргиллиты, высвобождая метан (CH).₄) через щели. Последующие данные показали, что изотопный состав таких выбросов не соответствует тому, что наблюдается в окаменелых организмах, которые могли бы принять этот углерод в свои раковины.

Однако вулканы могут выбрасывать изотопную смесь углерода исправлено с окаменелостями. А действующие вулканы в то время были: извергалась Североатлантическая магматическая провинция (обширное вулканическое поле, охватывающее части Гренландии и Соединенного Королевства). 1,8 миллиона квадратных километров базальтаА вместе с ним и количество углерода.

Исследователи подсчитали, что потребовалось от 10 000 до 15 000 гигатонн углерода, чтобы вызвать изменения в глобальном климате, наблюдаемые за это время.

«Очень сложно получить столько углерода из обычных вулканических процессов», — сказал Гернон. Он и его коллеги обнаружили, что типичная вулканическая активность в провинции может составлять только одну пятую углерода, необходимого для возникновения PETEM, что указывает на более крупный источник.

Архивные ядра дают новую информацию

Гернон работал с отложениями и вулканами в Северной Атлантике в течение последнего десятилетия, но только во время пандемии COVID-19 у него появилась возможность погрузиться глубже. Это дало возможность искать себя «как бы случайно во время блокировки — вы знаете, когда вы обращаетесь к этим данным, а этот проект еще не совсем завершен», — сказал он. «Мне дали немного времени, чтобы немного сосредоточиться и подумать об этом». Это мышление привело к новой идее углерода в Северной Атлантике.

Гернон и его коллеги исследовали магматические породы в отложениях, извлеченных из нескольких мест в регионе. Ядра, обернутые дефляцией с начала 1980-х годов, содержат геохимическую информацию о вулканах, извергавшихся в период PETEM.

«Есть все эти замечательные архивы, — сказал Гернон. Ядра лежат в этих хранилищах десятилетиями, ожидая анализа.

Обилие туфовых отложений — насыщенных пеплом магматических пород — в ядрах позволяет предположить, что глобальное потепление сопровождалось внезапным извержением вулканической активности. Кроме того, образование лавы в пределах провинции свидетельствует о происхождении магматических пород из недр литосферы.

Углерод из расширенной литосферы

До рождения Северной Атлантики этот регион располагался на вершине древнего куска континентальной коры (кратона) суперконтинента Пангеи. Днища этих жезлов покрыты богатыми углеродом породами — карбонатами, устойчивыми к высоким давлениям, встречающимся под континентами толщиной в 100 километров.

Одновременно с петамским периодом рифтогенез в Пангее распространился на расширяющееся морское дно, и, в конце концов, океан открылся. По словам исследователей, во время этого расширения литосферы карбонаты в кратоне были введены в восходящую астеносферу. По мере приближения карбонатов к поверхности давление на них уменьшается, вызывая плавление горных пород и выделение углекислого газа (СО).₂). «Вы вытягиваете этот углерод из основания пластины, фактически из ее зоны комфорта», — сказал Гернон.

СО отрыжка₂ Она была недолгой, но большой, сказал Гернон. Модели предполагают, что карбонаты должны были растаять как раз перед тем, как началось распространение морского дна, когда литосфера распалась. Моделирование плавления показало, что количество выделившегося углерода может быть причиной потепления в период ПЭТМ.

«Удивительно, как много углерода [was released so quickly]— сказал Гернон.

Исследование предлагает интересный механизм выделения углерода в период ПЭТМ. Киндер меч, палеонтолог из Эксетерского университета, не участвовавший в исследовании. Но он сказал, что, вероятно, есть и другие источники углерода, которые способствуют потеплению, помимо вулканической активности, такие как таяние вечной мерзлоты. Закос повторил идею множественных источников углерода в атмосфере.

Киндер и коллеги Показать раньше Эта интенсивная вулканическая активность, несмотря на то, что она была важным источником углерода, не продолжалась в начале всего периода PETEM. «Похоже, что вулканическая активность могла вызвать другой тип вторичного выброса углерода, например, переломный момент», — сказал он.

Дженнифер Шмидт (англ.Встроить твит), научный писатель

цитата: Шмидт, ок. (2022), расширение земной коры объясняет 170 000-летнюю волну тепла, Эос, 103, https://doi.org/10.1029/2022EO220362. Опубликовано 27 июля 2022 г.

Текст © 2022. Авторы. CC BY-NC-ND 3.0.0 Обновить
Если не указано иное, изображения защищены авторским правом. Любое повторное использование без явного разрешения владельца авторских прав запрещено.