Исследование позволило по-новому взглянуть на то, как «термостат Земли» управляет климатом

На протяжении тысяч лет горные породы, дождь и углекислый газ помогали регулировать климат Земли — подобно термостату — посредством процесса, называемого выветриванием. Новое исследование ученых из Университета Пенсильвании может улучшить понимание того, как этот термостат реагирует на изменения температуры.

«Жизнь существовала на нашей планете миллиарды лет, поэтому мы знаем, что температура Земли оставалась достаточно постоянной, чтобы поддерживать жидкую воду и жизнь, — рассказывает Сьюзан Брэнтли, профессор университета Эвана Пью и профессор геонаук Барнса в Пенсильванском университете. — Считается, что выветривание силикатных пород является таким термостатом, но никто так и не пришел к единому мнению относительно его чувствительности к температуре».

Поскольку на выветривание влияет множество факторов, было трудно использовать только результаты лабораторных экспериментов для глобальных оценок того, как выветривание реагирует на изменения температуры, отмечают исследователи.

Группа объединила лабораторные измерения и анализы почвы из 45 мест по всему миру и многих водосборных бассейнов, чтобы лучше понять процесс выветривания основных типов пород Земли, и использовала эти результаты для создания глобальной оценки того, как выветривание реагирует на температуру.

Выветривание является частью баланса углекислого газа в атмосфере Земли. На протяжении всей истории Земли вулканы выбрасывали большое количество углекислого газа, но вместо того, чтобы превратить планету в теплицу, парниковый газ постепенно удаляется в результате выветривания.

Дождь удаляет углекислый газ из атмосферы и создает слабую кислоту, которая выпадает на Землю и протравливает силикатные породы на поверхности. Ученые говорят, что побочные продукты переносятся ручьями и реками в океан, где углерод в конечном итоге накапливается в осадочных породах.

«Долгое время считалось, что баланс между углекислым газом, поступающим в атмосферу из вулканов и удаляемым из нее в результате атмосферного воздействия, в течение миллионов лет поддерживает относительно постоянную температуру на планете. Ключевым моментом является то, что когда в атмосфере больше углекислого газа и планета теплеет, выветривание происходит быстрее и удаляет больше углекислого газа. А когда на планете прохладнее, выветривание замедляется», — поясняют ученые.

Однако до сих пор неизвестно, насколько чувствительно выветривание к изменениям температуры, отчасти из-за большого пространственного и временного масштаба.

По словам Брэнтли, область науки о критических зонах, которая изучает ландшафты от самой высокой растительности до самых глубоких грунтовых вод, помогла ученым лучше понять сложные взаимодействия, влияющие на выветривание.

Например, горные породы должны выветриться, чтобы вода проникла в трещины и начала разрушать материалы. Чтобы это произошло, порода должна иметь большие открытые участки, что менее вероятно в районах, где почва находится глубже.

«Только когда вы начинаете пересекать пространственные и временные масштабы, вы начинаете видеть, что действительно важно. Площадь поверхности действительно важна. В лаборатории вы можете измерить все константы скорости для этого раствора, но пока вы не скажете, как образуется поверхность в природной системе, вы никогда не сможете предсказать реальную систему», — уточняют специалисты.

Исследователи сообщили в журнале Science, что измерения температурной чувствительности в лаборатории были ниже, чем оценки в почве и реках в их исследовании. Основываясь на наблюдениях в лаборатории и в полевых условиях, они расширили свои результаты, чтобы оценить глобальную зависимость температуры от погодных условий.

Их модель может быть полезна для понимания того, как выветривание будет реагировать на будущие изменения климата, а также для оценки попыток человека увеличить выветривание, чтобы извлечь больше углекислого газа из атмосферы — например, секвестрация углерода.

«Одна из идей заключалась в том, чтобы увеличить выветривание путем выкапывания большого количества горной породы, ее дробления, транспортировки и разбрасывания на полях для выветривания, — сказала Брэнтли. — И это будет работать — это уже работает. Проблема в том, что это очень медленный процесс».

Хотя потепление может ускорить выветривание, удаление всего углекислого газа, который люди добавили в атмосферу, может занять тысячи или сотни тысяч лет, говорят ученые.

Эксклюзивный перевод*

Фото: Penn State

Поделиться:

Подписывайтесь на краткие, но содержательные новости со всего мира
глазами молодого поколения в Телеграм и ВКонтакте.

Почитайте также

Имплантируемые батареи, потребляющие кислород, помогают убить рак

546 Несмотря на десятилетия исследований и десятки миллиардов долларов, потраченных на исследования и лечение во …