Naukowcy odkrywają tajemnicę klimatyczną sprzed 700 milionów lat

Emisje węgla z wulkanów osiągnęły najniższy poziom w historii, wywołując globalną epokę lodowcową, która trwała 57 milionów lat.

Australijscy geolodzy wykorzystali modelowanie płyt tektonicznych, aby określić najbardziej prawdopodobne przyczyny ekstremalnej epoki lodowcowej na Ziemi, która miała miejsce ponad 700 milionów lat temu.

Badanie opublikowane w geologia, pomaga nam zrozumieć działanie termostatu wbudowanego w podłogę, który zapobiega utknięciu podłogi w trybie przegrzania. Pokazuje także, jak wrażliwy jest globalny klimat na stężenie węgla w atmosferze.

„Wyobraźmy sobie, że Ziemia jest prawie całkowicie zamarznięta” – powiedziała główna autorka badania, stypendystka ARC Future Fellow, dr Adriana Dutkiewicz. „To właśnie wydarzyło się około 700 milionów lat temu: planeta była pokryta lodem od biegunów po równik, a temperatury spadły. Jednak to, co było tego przyczyną, pozostaje kwestią otwartą”.

Osady lodowcowe formacji Sturt pochodzące ze zlodowacenia Sturt około 717–664 milionów lat temu w północnych pasmach Flindersa w Australii, w pobliżu rezerwatu dzikiej przyrody Arkarola. Główna autorka dr Adriana Dutkiewicz ze Szkoły Nauk o Ziemi Uniwersytetu w Sydney wskazuje na grubą warstwę osadów lodowcowych. Źródło: profesor Dietmar Müller/Uniwersytet w Sydney

„Uważamy teraz, że rozwiązaliśmy zagadkę: historyczny spadek emisji dwutlenku węgla z wulkanu, wspomagany wietrzeniem dużej sterty skał wulkanicznych na terenach dzisiejszej Kanady, procesem pochłaniającym dwutlenek węgla z atmosfery.

Spostrzeżenia geologiczne z pasm Flindersa

Projekt inspirowany jest gruzami lodowcowymi pozostawionymi przez starożytne zlodowacenie z tego okresu, które można uderzająco zaobserwować w paśmie Flindersa w Australii Południowej.

Niedawna geologiczna wycieczka terenowa w pasmo górskie, prowadzona przez współautora, profesora Alana Collinsa z Uniwersytetu w Adelajdzie, skłoniła zespół do wykorzystania… Uniwersytet w Sydney Modele komputerowe EarthByte w celu zbadania przyczyny i niezwykle długiego czasu trwania tej epoki lodowcowej.

Między 717 a 660 milionami lat temu Ziemia była pokryta śniegiem i lodem, co oznaczało epokę lodowcową trwającą 57 milionów lat. Geolodzy z Uniwersytetu w Sydney, kierowani przez dr Adrianę Dutkiewicz i profesora Dietmara Müllera, znaleźli prawdopodobnego winowajcę: historycznie niski poziom wulkanicznego dwutlenku węgla w atmosferze. Ten film pokazuje ruch kontynentów (kolor szary) i granice płyt (kolor pomarańczowy) od 850 do 540 milionów lat temu. (Płatki śniegu pojawiają się w okresach „ziemskiej kuli śnieżnej”) Źródło: Ben Mather i Dietmar Müller/Uniwersytet w Sydney

Zlodowacenie sturtowskie i tektonika płyt

Rozszerzona epoka lodowcowa, zwana także zlodowaceniem sturtowskim od nazwiska XIX-wiecznego europejskiego odkrywcy kolonialnego środkowej Australii, Charlesa Sturta, trwała od 717 do 660 milionów lat temu, czyli przed pojawieniem się dinozaurów i złożonego życia roślinnego na Ziemi.

Dr Dutkiewicz powiedział: „Proponowano różne przyczyny rozpoczęcia i zakończenia tej ekstremalnej epoki lodowcowej, ale najbardziej tajemniczym aspektem jest to, że trwała ona 57 milionów lat – okres, który nam, ludziom, trudno sobie wyobrazić”.

Zespół powrócił do modelu płyt tektonicznych, który pokazuje ewolucję kontynentów i basenów oceanicznych jakiś czas po rozpadzie starożytnego superkontynentu Rodina. Połączyli go z modelem komputerowym obliczającym dwutlenek węgla₂ Podwodne wulkany odgazowują gazy wzdłuż grzbietów śródoceanicznych – miejsc, w których płyty rozchodzą się i tworzą nową skorupę oceaniczną.

Dr Adriana Dutkiewicz z Wydziału Nauk o Ziemi Uniwersytetu w Sydney w Górach Flindersa w Australii Południowej. Źródło: Uniwersytet w Sydney

Rola dwutlenku węgla i geologiczne zmiany klimatu

Wkrótce zdali sobie sprawę, że początek epoki lodowcowej Sturtii został dokładnie powiązany z najniższym w historii wulkanicznym poziomem dwutlenku węgla₂ emisje. Ponadto Inc₂ Odpływ utrzymywał się na stosunkowo niskim poziomie przez cały czas trwania epoki lodowcowej.

„W tamtym czasie na Ziemi nie było zwierząt wielokomórkowych ani roślin lądowych” – powiedział dr Dutkiewicz. „Stężenie gazów cieplarnianych w atmosferze było prawie w całości determinowane przez dwutlenek węgla”.₂ Uwalnianie gazów z wulkanów i procesów wietrzenia skał krzemianowych, które pochłaniają dwutlenek węgla₂„.

Współautor, profesor Dietmar Müller z Uniwersytetu w Sydney, powiedział: „W tamtym czasie klimatem rządziła geologia. Uważamy, że epoka lodowcowa Sturtii została zapoczątkowana przez podwójny cios: reorganizacja płyt tektonicznych ograniczyła odgazowanie gazów wulkanicznych do minimum , podczas gdy rozpoczęła się kontynentalna prowincja wulkaniczna.” W Kanadzie doszło do erozji, powodującej zużycie dwutlenku węgla w atmosferze.₂.

Widok na Rezerwat Dzikiej Przyrody Arkarola, Pasma Flindersa, gdzie osady lodowcowe formacji Sturt pochodzące z zlodowacenia Sturt około 717-664 milionów lat temu tworzą wyraźny grzbiet pośrodku zdjęcia po lewej stronie. Źródło: profesor Dietmar Müller/Uniwersytet w Sydney

„Rezultatem był dwutlenek węgla w atmosferze₂ Opadł do poziomu, przy którym zaczyna się zlodowacenie, który szacujemy na mniej niż 200 ppm, czyli mniej niż połowę dzisiejszego poziomu.

Praca zespołu rodzi interesujące pytania dotyczące długoterminowej przyszłości Ziemi. A Proponowana teoria współczesna Że w ciągu następnych 250 milionów lat Ziemia będzie ewoluować w kierunku Pangea Ultima, superkontynentu tak gorącego, że ssaki mogą wyginąć.

Jednak Ziemia znajduje się obecnie na ścieżce zmniejszania się wulkanicznego dwutlenku węgla₂ Emisje wraz ze zwiększoną liczbą kolizji kontynentalnych i spowolnieniem płyt. Może więc Pangea Ultima znów zamieni się w kulę śnieżną.

„Bez względu na przyszłość, należy pamiętać, że zmiany geoklimatu, tego rodzaju badany tutaj, zachodzą bardzo powoli” – stwierdził dr Dutkiewicz. NASAZmiany klimatyczne wywołane działalnością człowieka postępują dziesięć razy szybciej niż kiedykolwiek wcześniej.

Odniesienie: „Czas trwania zlodowacenia lądowego w postaci kuli śnieżnej sturtowskiej związanej z wyjątkowo niskim odgazowaniem śródoceanicznym” Adriana Dutkiewicz, Andrew S. Meredith i Alana S. Collinsa, Bena Mathera, Lauren Elano, Sabine Zahirovic i R. Dietmara Müllera.

Badanie zostało sfinansowane przez Australijską Radę ds. Badań Naukowych.