Не астероид, а океан: учёные раскрыли настоящего виновника похолодания эпохи динозавров

Учёные из Саутгемптонского университета вместе с международной группой исследователей раскрыли возможный механизм, объясняющий, почему после вымирания динозавров Земля постепенно превратилась из жаркой тропической планеты в прохладный мир с ледяными шапками. Как сообщает PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences), всему виной могло быть постепенное снижение содержания кальция в морской воде.

Как океан изменил климат

Новое исследование показало, что за последние 66 миллионов лет уровень растворённого кальция в океанах снизился более чем в два раза. Это изменение радикально повлияло на химический баланс между океаном и атмосферой, запустив цепную реакцию охлаждения планеты.

"Наши результаты показывают, что в начале кайнозойской эры уровень кальция в океане был примерно в два раза выше, чем сегодня", — рассказал ведущий автор работы доктор Дэвид Эванс, специалист по океанографии и наукам о Земле из Саутгемптона.

Когда кальция было больше, океаны удерживали меньше углерода и, напротив, выделяли больше CO₂ в атмосферу. Но по мере того как содержание кальция снижалось, углекислый газ стал активнее связываться морскими организмами и оседать в донных отложениях в форме карбонатов. Это означало, что всё меньше CO₂ оставалось в воздухе, а значит — парниковый эффект ослабевал, и климат постепенно охлаждался.

Аналогичные процессы, связанные с изменением морской химии, рассматривались и в работе о росте океанических водорослей, где показано, как биологические факторы влияют на климатическую систему планеты.

У окаменелостей — долгая память

Чтобы проследить за изменениями, исследователи изучили оценки химического состава окаменелых фораминифер - микроскопических морских организмов, чьи раковины служат естественными архивами океанской химии. Сравнив данные из десятков мест на морском дне, учёные составили самую детализированную карту эволюции океанического кальция за всю геологическую историю кайнозоя.

"Фораминиферы — идеальные свидетели изменений: по их химическому составу мы видим, как океаны взаимодействовали с атмосферой миллионы лет назад", — объясняет соавтор исследования доктор Сяоли Чжоу из Университета Тунцзи (Китай).

Моделирование показало, что именно высокий уровень кальция в прошлом определял, как кораллы, планктон и другие морские организмы "фиксировали" углерод, создавая запасы углекислоты в виде известняка и мела. Когда кальция стало меньше, процесс захоронения углерода ускорился, и концентрация CO₂ в атмосфере заметно снизилась — что могло привести к глобальному похолоданию на 15-20 °C. Аналогичные процессы, связанные с изменением морской химии и оседанием пород, наблюдались при оседании земель в дельтах рек, где геологи показали, как тектонические и климатические факторы усиливают риск наводнений и перестраивают экосистемы.

Геология против климата

По словам соавтора исследования профессора Яира Розенталя из Университета Ратгерса (США), изменения в химии океана не происходили сами по себе. Они были связаны с замедлением расширения океанического дна — вулканического процесса, при котором формируются новые участки морской коры. Когда образование нового дна замедлилось, уменьшился и поток минералов из земной мантии в океан, в том числе кальция.

"Химический состав морской воды обычно рассматривается как следствие климатических процессов, но наши данные показывают, что он сам способен влиять на климат", — отметил Розенталь.

Когда океан "охладил" Землю

Исследование переворачивает привычное представление о климатической эволюции планеты. Если раньше считалось, что океаны пассивно реагируют на внешние факторы вроде вулканизма или изменения орбиты Земли, то теперь становится ясно: сам океан может управлять климатом.

Постепенное снижение уровня кальция не только изменило химию морской воды, но и стало долгосрочным регулятором углеродного цикла, приведя к формированию современного холодного климата, где ледники и полярные шапки стали неотъемлемой частью планетарной системы.