Стратовулкан Сент-Хеленс в штате Вашингтон / ©Lyn Topinka, Wikimedia
Распространенный миф, касающийся изменений климата, гласит, что человечество и близко не способно обеспечить такой же объем выбросов парниковых газов, как естественные геологические процессы. Так что винить нас в глобальном потеплении бессмысленно. Новое исследование показывает, что у этой точки зрения есть серьезные фактологические основания. Правда, вулканы не только обеспечивают атмосферу углекислым газом, но и провоцируют его дальнейшее связывание в ходе химического выветривания пород. И эта двойственность их воздействия на планету всегда находилась в равновесии, поэтому миф остается мифом: нивелировать влияние людей на климат у геологии быстро не получится.
Международный коллектив ученых под руководством команды из Университета Саутгемптон (Великобритания) проанализировал изменения климата вкупе с протекавшими на суше и в океанах процессами за геологически значимый период в 400 миллионов лет. На таких масштабах лучше видна тесная взаимосвязь различных систем, формирующих облик нашей планеты, поскольку эффект от некоторых событий может проявляться спустя продолжительное по человеческим меркам время. Именно ее существование и намеревались найти, либо опровергнуть исследователи.
Для обработки геологических, гидрологических и климатических данных потребовалось разработать и новую модель и модернизировать несколько уже существующих. Ученым изрядно помогли недавние достижения в области нейросетевых алгоритмов и машинного обучения. Итогом кропотливой работы стала статья, опубликованная в журнале Nature Geoscience. Среди ее авторов не только специалисты из Саутгемптонского университета, но также сотрудники Лидсского (Великобритания), Оттавского (Канада), Сиднейского и Национального Австралийского университетов.
Тот факт, что химическое выветривание помогает связывать углекислый газ из атмосферы известен давно. Этот процесс не стоит путать с эрозией — деградацией геологических структур под действием движущейся воды. Выветривание происходит без значительного смещения пород или их фрагментов. Они преобразуются в ходе химических реакций, механического воздействия ветра, замерзания и оттаивания влаги, либо при непосредственном содействии живых организмов. Более того, химическое выветривание объясняло баланс выбросов углекислого газа в атмосферу и его поглощения и ранее. Согласно широко принятой в научных кругах точке зрения, эта гармония обуславливалась хрупким равновесием между процессами на морском дне (способствуют выбросам) и выветриванию на суше (поглощают).
Однако, новое исследование ставит эту теорию на грань несостоятельности (помимо того факта, что она плохо согласовывалась с данными наблюдений). Анализ данных за последние 400 миллионов лет показывает, что решающую роль в уравновешивании колебаний климата на масштабах целых геологических периодов играли активные континентальные окраины. Это области активного вулканизма, обусловленные тектоникой плит. Да, вулканы выбрасывают в атмосферу огромное количество парниковых газов (включая углекислоту) и способны резко изменить климат в краткосрочной перспективе. Но вместе с тем они покрывают свои окрестности колоссальными объемами химически активных пород.
Из вулканических пород быстро вымываются соединения кальция и магния, которые путешествуют в бассейны рек и морей. Там они сравнительно быстро, по геологическим меркам, под действием воды формируют новые минералы, связывающие углекислый газ в твердой форме. Этот эффект наступает несколько позднее, чем первичные прямые последствия извержений, и количество связанного CO2 оказывается больше выброшенного вулканами. На протяжении последних 400 миллионов лет регулирование концентрации углекислоты в атмосфере такими геологическими процессами хорошо прослеживаются, что и обнаружило новое исследование.
Но человек сильнее вулканов
Более глубокое понимание механизмов регуляции глобального климата — это замечательно. И к тому же позволяет разработать сравнительно простой и дешевый способ улавливания выброшенного человечеством углекислого газа. Авторы работы предлагают распределять по поверхности известково-щелочные минералы в безопасных количествах. Они содержат много кальция, калия и натрия, которые под действием воды быстро свяжут углекислоту в твердую форму. Иными словами, намеренно создавать условия химического выветривания, характерные для активных континентальных окраин.
А делать это придется, поскольку человеческая деятельность приводит к выбросам углекислого газа в 150 раз большим, чем обеспечивают все вулканы мира. С таким объемом естественные процессы химического выветривания оперативно справиться не смогут. Причем, по мнению ученых снижением уровня CO2 в атмосфере необходимо было озаботиться еще вчера — сейчас он рекордно высокий за последние три миллиона лет. Понятное дело, что существует альтернативная точка зрения, согласно которой глобальное потепление с ростом концентрации углекислоты в воздухе человечеству и планете на пользу. Но консенсус научного сообщества считает иначе и эта позиция крепко аргументирована.
