Подкисление океана вызвано вулканами

Вода, лишенная кислорода, известная как океаническое аноксическое событие (OAE) 1a, привела к незначительному, но значительному массовому вымиранию, затронувшему весь земной шар. В этот период, в раннемеловом периоде, целое семейство морских нанопланктонов практически исчезло.

Подкисление океана вызвано вулканами

Измеряя содержание изотопов кальция и стронция в окаменелостях нанопланктона, ученые Северо-Запада пришли к выводу, что извержение большой вулканической провинции (LIP) плато Онтонг-Ява непосредственно вызвало OAE1a. LIP Онтонг-Ява размером примерно с Аляску извергался в течение семи миллионов лет, что сделало его одним из крупнейших известных событий LIP за всю историю. За это время он выбросил в атмосферу тонны углекислого газа (CO2), в результате чего на Земле возник парниковый период, который подкисил морскую воду и задушил океаны.

«Мы возвращаемся во времени, чтобы изучить тепличные периоды, потому что сейчас Земля движется к другому парниковому периоду», — сказал Цзююань Ван, доктор философии с Северо-Запада. студент и первый автор исследования. «Единственный способ заглянуть в будущее — это понять прошлое».

Исследование было опубликовано в Интернете на прошлой неделе (16 декабря) в журнале Geology. Это первое исследование, в котором измерения стабильного изотопа стронция используются для изучения аноксических явлений в древнем океане.

Эндрю Якобсон, Брэдли Сейджман и Мэтью Хёртген — все профессора наук о Земле и планетах в Северо-Западном колледже искусств и наук Вайнберга — соавторами статьи. Ванга консультируют все три профессора.

Раковины нанопланктона и многих других морских организмов строят свои раковины из карбоната кальция, который является тем же минералом, который содержится в меле, известняке и некоторых таблетках антацидов. Когда атмосферный CO2 растворяется в морской воде, он образует слабую кислоту, которая может ингибировать образование карбоната кальция и может даже растворять ранее существовавший карбонат.

Чтобы изучить климат Земли в раннем меловом периоде, исследователи с Северо-Запада исследовали керн отложений длиной 1600 метров, взятый из гор средней части Тихого океана. Карбонаты в ядре образовались на мелководье в тропической среде примерно от 127 до 100 миллионов лет назад и в настоящее время обнаружены в глубоких океанах.

«Когда вы рассматриваете углеродный цикл Земли, карбонаты являются одним из крупнейших резервуаров углерода», — сказал Сейджман. «Когда океан подкисляется, он в основном тает карбонат. Мы видим, что этот процесс влияет на процесс биоминерализации организмов, которые используют карбонат для создания своих раковин и скелетов прямо сейчас, и это является следствием наблюдаемого увеличения атмосферного CO2 из-за деятельности человека. виды деятельности.»

Несколько предыдущих исследований анализировали изотопный состав кальция морского карбоната из геологического прошлого. Однако данные можно интерпретировать по-разному, и карбонат кальция может изменяться с течением времени, скрывая сигналы, полученные во время его образования. В этом исследовании исследователи Северо-Запада также проанализировали стабильные изотопы стронция — микроэлемента, обнаруженного в карбонатных окаменелостях, — чтобы получить более полную картину.

«Данные по изотопу кальция можно интерпретировать по-разному», — сказал Джейкобсон. «В нашем исследовании используются наблюдения, что изотопы кальция и стронция ведут себя одинаково во время образования карбоната кальция, но не во время изменений, которые происходят при захоронении. В этом исследовании« мульти-прокси »изотопов кальция и стронция предоставляет убедительные доказательства того, что сигналы являются« первичными » и относятся к химическому составу морской воды во время OAE1a ».

«Стабильные изотопы стронция с меньшей вероятностью претерпят физические или химические изменения с течением времени», — добавил Ван. «С другой стороны, изотопы кальция можно легко изменить при определенных условиях».

Команда проанализировала изотопы кальция и стронция с использованием высокоточных методов в чистой лаборатории Джейкобсона на Северо-Западе. Эти методы включают растворение образцов карбоната и разделение элементов с последующим анализом с помощью термоионизационного масс-спектрометра. Исследователи давно подозревали, что извержения LIP вызывают закисление океана. «Существует прямая связь между закислением океана и уровнем CO2 в атмосфере», — сказал Джейкобсон. «Наше исследование предоставляет ключевые доказательства связи извержения LIP плато Онтонг Джава с закислением океана. Это то, чего люди ожидали, должно быть так, основываясь на подсказках из летописи окаменелостей, но геохимических данных не хватало».

Понимая, как океаны отреагировали на экстремальное потепление и увеличение содержания CO2 в атмосфере, исследователи могут лучше понять, как Земля реагирует на текущее изменение климата, вызванное деятельностью человека. Люди в настоящее время подталкивают Землю к новому климату, который подкисляет океаны и, вероятно, вызывает новое массовое вымирание.

«Разница между прошлыми парниковыми периодами и нынешним потеплением, вызванным деятельностью человека, заключается во времени», — сказал Сейджман. «Прошлые события развивались на протяжении от десятков тысяч до миллионов лет. Мы добиваемся того же уровня потепления (или большего) менее чем за 200 лет».

«Лучший способ понять будущее — это компьютерное моделирование», — добавил Якобсон. «Нам нужны климатические данные из прошлого, чтобы помочь сформировать