Маршия Бьорнеруд - Осознание времени. Прошлое и будущее Земли глазами геолога

Подобно сообщениям очевидцев землетрясений, керны морских осадочных отложений, взятые в десятках точек по всему земному шару, хранят яркие свидетельства о позднепалеоценовом термическом максимуме. Все они рассказывают одинаковую историю о пережитом шоке: резкий рост температур на 5–8 °C (зафиксированный в соотношениях изотопов кислорода в микроокаменелостях) сопровождался одновременным скачком кислотности воды в океане (отмеченным резким уменьшением количества материала кальцитовых раковин в осадках) и огромным притоком углерода из какого-то биогенного источника (о чем свидетельствует его необычно высокое обогащение изотопом 12C по сравнению с 13C) [101] Относительное количество 13 C и 12 C в геологическом образце обычно указывается как отклонение соотношения 13 C/ 12 C в данной породе (как правило, известняке) от международного стандарта («эталонного» образца кальцита). Это отклонение называется δ 13 С («дельта C-13») и определяется как [( 13 C/ 12 C образца — 13 C/ 12 C стандарта)/ 13 C/ 12 C стандарта] × 1000. (Умножение на 1000 используется для получения целочисленных значений; вариации в соотношении 13 C/ 12 C измеряются в частях на тысячу.) Изменение значения δ 13 С в породе за некоторый период времени, обозначаемое как Δδ 13 C («дельта-дельта С-13»), является мерой нарушения углеродного цикла. Отрицательное значение Δδ 13 C указывает на высвобождение биогенного (фиксированного путем фотосинтеза) углерода. Положительное значение указывает на тенденцию к секвестрации органического углерода и/или на преобладание вулканического CO 2 над выбросами биогенного углерода. См. также приложение III. . Летопись окаменелостей подтверждает, что в экосистеме океана произошел серьезный сбой: значительно сократилась численность многих видов планктона, а вымирание донных микроорганизмов, называемых бентосными фораминиферами, указывает на то, что были затронуты даже глубоководные слои океана. Эти потрясения, в свою очередь, вызвали масштабную реорганизацию всей морской пищевой цепи. На суше более жаркие и засушливые условия спровоцировали массовое переселение многих видов млекопитающих и стали причиной вымирания пятой части всех видов растений, неспособных к такой быстрой миграции. Морские и наземные данные указывают на то, что после ПЭТМ океанам и биосфере потребовалось около 200 000 лет, чтобы достичь нового равновесия [102] McInerney, F., and Wing, S., 2011. The Paleocene-Eocene Thermal Maximum: A perturbation of carbon cycle, climate, and biosphere with implications for thefuture. Annual Reviews of Earth and Planetary Sciences , 39, 489–516. .

Изменения в соотношениях изотопов углерода позволяют рассчитать вероятное количество углерода, выделенного в атмосферу на протяжении всего ПЭТМ: большинство оценок попадает в диапазон от 2000 до 6000 млрд метрических тонн, или гигатонн (Гт), углерода {14} 14 Иногда выбросы углерода указываются в гигатоннах СО 2 , а не чистого C; в этом случае величина получается в 3,7 раза больше, поскольку СО 2 имеет бо́льшую молекулярную массу. . Чтобы вы могли лучше представить себе, что значит 2000–6000 Гт углерода, сравните: на сегодняшний день совокупные антропогенные выбросы углерода составляют около 500 Гт, четверть из которых приходится на период после 2000 г. Учитывая, что уровень эмиссии по-прежнему растет, к 2100 г. мы можем достичь и даже превзойти нижний предполагаемый порог углеродных выбросов в ходе ПЭТМ.

Важный вопрос, на который пока нет точного ответа, касается того, что именно могло быть источником такого количества биогенного углерода в ходе ПЭТМ (задолго до появления людей с их страстью жечь ископаемые углеводороды). Основные кандидаты — это: (1) горение угля или торфа, вызванное магматической активностью в процессе открытия северной части Атлантического океана (вспомните печально известный подземный пожар в угольных пластах под городком Сентрейлия в Пенсильвании, который тлеет вот уже больше 50 лет), и (2) внезапное испарение метана, заключенного во льду в форме клатратов или газогидратов в отложениях под морским дном. Эти газогидраты, образующиеся в результате взаимодействия воды и метана, производимого микробами при переработке органики в низкокислородной среде, стабильны в очень ограниченном диапазоне температур и давления. Если морская вода нагревается или, например, подводный оползень обнажает слой, богатый газогидратами, последние стремительно распадаются, порождая гигантскую метановую «отрыжку». Газогидраты были открыты только в 1980-х гг.; до этого ученые ломали голову над тем, почему во взятых с морского дна кернах обычно присутствовали большие пустоты: было очевидно, что прежде там находилось какое-то вещество, которое при подъеме на поверхность бесследно исчезало. Более эффективные технологии извлечения кернов позволили установить, что этим таинственно исчезающим веществом был «горючий» метановый лед. По оценкам, объемы метанового гидрата в морских отложениях в настоящее время составляют от 1000 до 10 000 Гт. Как и тундровый торф, эти запасы законсервированного углерода становятся нестабильными при повышении глобальных температур, а их внезапное испарение может запустить кошмарный самоусиливающийся парниковый эффект.