Модель MARUM: захоронение углерода в океане может охладить Землю ниже исходной температуры после потепления

Доминик Хюльзе (MARUM, Бременский университет) и Энди Ридгуэлл (Калифорнийский университет в Риверсайде) дополнили модель земной системы процессами в океане, сообщает marum.de. Исследование опубликовано в Science в 2025 году. В модели климат после потепления не всегда плавно стабилизируется: он может перекорректироваться и охладить Землю намного ниже исходной температуры marum.demarum.demarum.deОткрыть источник ↗. Процесс при этом занимает сотни тысяч лет.

Выветривание пород и его предел

До сих пор главным регулятором климата считали медленное выветривание силикатных пород. Дождь поглощает CO2 из воздуха, попадает на обнажённую породу на суше и медленно её растворяет. Когда углерод вместе с растворённым кальцием попадает в море, он становится сырьём для раковин и известняковых рифов, которые запирают его в океанском дне на сотни миллионов лет.

Авторы указывают, что одно выветривание не объясняет периоды ранней истории Земли, когда планета была полностью покрыта снегом и льдом. К охлаждению должны были вести и другие процессы.

Обратная связь по питательным веществам

Когда содержание CO2 в атмосфере растёт и планета нагревается, в море попадает больше питательных веществ, например фосфора. Они стимулируют рост водорослей, которые при фотосинтезе поглощают CO2. Отмирая, водоросли опускаются на дно и уносят углерод с собой marum.demarum.demarum.deОткрыть источник ↗.

В более тёплом мире при усиленном росте водорослей океаны теряют и кислород. Из-за этого фосфор перерабатывается повторно, а не хранится постоянно в осадке. Возникает петля обратной связи: больше питательных веществ даёт больше водорослей, их разложение расходует больше кислорода, и ещё больше фосфора возвращается в оборот. Одновременно в осадке захороняется много углерода, и Земля остывает.

В использованной в исследовании модели это может запустить ледниковый период. Одним лишь выветриванием силикатов такие экстремальные значения смоделировать не удалось. Исследование показывает, что пониженное содержание кислорода в атмосфере, как в геологическом прошлом, вызывает более сильную обратную связь по питательным веществам и потому могло привести к экстремальным оледенениям ранней истории Земли.

По модели, примерно через сто тысяч лет, пока человек продолжает выбрасывать CO2, может снова наступить реакция сверхохлаждения. Она будет слабее, поскольку в современной атмосфере больше кислорода, чем в ранней истории Земли, и это ослабляет обратную связь marum.demarum.demarum.deОткрыть источник ↗. Ридгуэлл заявил, что сейчас нужно сосредоточиться на ограничении текущего потепления: естественное остывание наступит недостаточно быстро, чтобы помочь.

Следующим шагом Хюльзе хочет с помощью модели выяснить, почему земная система в прошлом порой удивительно быстро восстанавливалась после климатических возмущений и какую роль в этом играло взаимодействие с осадком.