Подводная кладовая углерода: древние лавовые россыпи оказались мощнейшим поглотителем CO₂
Древние залежи лавового щебня на дне океана способны накапливать огромные объёмы углекислого газа, действуя как гигантская углеродная «губка», — об этом свидетельствует новое исследование.
Керны, извлечённые из-под южной части Атлантического океана, показывают, что этот щебень — сформированный в результате вулканической активности и распространившийся по океаническому дну за миллионы лет — хранит от 2 до 40 раз больше углекислого газа, чем верхняя часть океанической коры. Эти данные, опубликованные 24 ноября в журнале Nature Geoscience, могут помочь учёным лучше понять, как изменялся климат Земли в прошлом.
В течение миллионов лет углерод циркулирует между земной корой и атмосферой. Вулканическая активность в срединно-океанических хребтах — подводных горных цепях, где тектонические плиты расходятся — высвобождает углекислый газ в океан и атмосферу, одновременно формируя вулканические породы на морском дне. Однако океан также выступает в роли резервуара для CO₂.
«Океанические бассейны — это не просто ёмкость для морской воды, — заявила в пресс-релизе соавтор исследования Розалинд Коггон, специалист по океанической коре из Саутгемптонского университета (Великобритания). — Морская вода просачивается через трещины в остывающих лавах на протяжении миллионов лет и вступает в реакцию с породами, перенося элементы между океаном и камнем. Этот процесс извлекает CO₂ из воды и сохраняет его в минералах, таких как карбонат кальция, в самой породе».
Этот минерализованный вулканический щебень, известный как брекчия, может помочь учёным понять, как подводные процессы могли влиять на уровень углекислого газа в атмосфере миллионы лет назад и как это, в свою очередь, воздействовало на глобальный климат.
В новом исследовании Коггон и её коллеги пробурили глубокие скважины в океанической коре на дне южной Атлантики, чтобы добыть образцы для детального изучения. «Наши буровые работы позволили впервые извлечь керны этого материала после того, как он десятки миллионов лет дрейфовал по морскому дну в процессе расхождения тектонических плит», — пояснила Коггон.
Команда собрала керны из фрагмента 61-миллионолетней коры, включавшего осадочные породы и брекчии. Образцы оказались пористыми и рыхлыми, при этом на различных обломках, в пустотах, на их концах и между фрагментами керна были обнаружены наросты карбоната кальция.
Учёные выяснили, что углекислый газ, преобразованный в карбонатные минералы в результате реакций с морской водой, составлял в среднем 7,5% от веса керна. Это означает, что содержание CO₂ в них оказалось от 2 до 40 раз выше, чем в любых ранее собранных образцах верхней океанической коры. Согласно расчётам, опубликованным в исследовании, брекчии способны удерживать до 20% углекислого газа, высвобожденного при формировании нижележащей коры.
Брекчии действуют «как губка в долгосрочном углеродном цикле», — отметила Коггон.
Способность брекчий накапливать углекислый газ зависит от его концентрации в океане, толщины слоя брекчий на дне и скорости расхождения тектонических плит в срединно-океанических хребтах, указывается в исследовании. Любые изменения этих параметров в прошлом могли повлиять на степень участия брекчий в углеродном цикле и, как следствие, на климат Земли.
Дополнительный углерод, хранящийся в лавовом щебне, ранее не учитывался в моделях, подчёркивают авторы работы. Новые данные могут помочь исследователям точнее оценить роль этих подводных образований в регулировании древнего «климатического термостата» планеты.
Это открытие не только переписывает наши представления о подводном углеродном цикле, но и открывает перспективы для изучения естественных механизмов смягчения последствий изменения климата. Хотя процесс минерализации CO₂ в океанических брекчиях происходит в геологических масштабах времени, его понимание крайне важно для построения точных долгосрочных климатических моделей. Оно показывает, что Земля обладает мощными, но медленными системами саморегуляции, «запирающими» избыточный углерод в глубинах океанической коры.
Учёным ещё предстоит выяснить, как именно менялась ёмкость этого подводного резервуара в различные геологические эпохи и как он взаимодействовал с другими компонентами климатической системы. Возможно, в периоды интенсивной вулканической активности и высоких уровней CO₂ эти лавовые россыпи действовали как критически важный буфер, замедляющий потепление. Исследование также ставит вопрос о потенциале подобных геологических формаций для технологий улавливания и хранения углерода (CCS), имитирующих естественные процессы, но в ускоренном режиме. В любом случае, оно лишний раз напоминает, что самые масштабные и значимые процессы, определяющие лицо нашей планеты, часто скрыты от глаз в глубинах океана.
