Все, кого беспокоит идея о том, что люди могут пытаться бороться с глобальным потеплением, вводя тонны сульфатных аэрозолей в атмосферу Земли, могут прочитать статью в номере журнала Geology от 1 мая 2017 года.
В статье ученый из Вашингтонского университета и его коллеги описывают, что произошло, когда импульсы атмосферных углекислого газа и сульфатных аэрозолей смешались в конце ордовикского геологического периода более 440 миллионов лет назад.
Подобием суматохи в небе была смерть на море. В то время, когда большая часть планеты к северу от тропиков была покрыта океаном и в море обитали самые сложные многоклеточные организмы, 85 процентов видов морских животных исчезли навсегда. Конец ордивикского вымирания, как было названо это событие, был одним из пяти крупнейших массовых вымираний в истории Земли.
Хотя газы были выброшены в атмосферу в результате массивного вулканизма, а не чрезмерного сжигания ископаемого топлива, и при обстоятельствах, которые никогда не повторятся в точности, они представляют собой тревожный пример, который раскрывает потенциальную нестабильность динамики климата планетарного масштаба..
Выяснить, что вызвало окончание ордовикского вымирания или любого другого массового вымирания в истории Земли, общеизвестно сложно, сказал Дэвид Файк, доцент кафедры наук о Земле и планетах в области искусств и наук и соавтор статьи..
Поскольку древние атмосферы и океаны уже давно изменились до неузнаваемости, ученым приходится работать с прокси, такими как вариации изотопов кислорода в древних горных породах, чтобы узнать о климате давно минувших дней. Проблема с большинством прокси, по словам Фике, который специализируется на интерпретации химических признаков биологической и геологической активности в горных породах, заключается в том, что большинство элементов в горных породах участвуют в стольких химических реакциях, что сигнал часто можно интерпретировать более чем одним способом..
Но группа под руководством Дэвида Джонса, ученого-геолога из Амхерстского колледжа, смогла обойти эту проблему, измерив содержание ртути. Сегодня основными источниками ртути являются электростанции, работающие на угле, и другие виды антропоцентрической деятельности; однако во время ордивика основным источником был вулканизм.
Вулканизм совпадает с массовыми вымираниями с подозрительной частотой, сказал Фике. Он говорит не об изолированном вулкане, а о массовых извержениях, которые покрыли тысячи квадратных километров густыми потоками лавы, создав крупные магматические провинции (LIP). Самый известный пример LIP в США - базальтовая провинция реки Колумбия, которая охватывает большую часть юго-восточной части штата Вашингтон и простирается до Тихого океана и до Орегона.
Вулканы являются вероятными факторами изменения климата или агентами изменений, потому что они выделяют как двуокись углерода, которая может привести к долгосрочному парниковому потеплению, так и двуокись серы, которая может вызвать краткосрочное отражающее охлаждение. Кроме того, выветривание обширных равнин недавно обнажившихся горных пород может вытягивать углекислый газ из атмосферы и погребать его в виде минералов известняка в океанах, что также вызывает похолодание..
Когда Джонс проанализировал образцы породы ордовикского периода из Южного Китая и Мониторского хребта в Неваде, он обнаружил аномально высокие концентрации ртути. Некоторые образцы содержали в 500 раз больше ртути, чем фоновая концентрация. Ртуть поступала тремя импульсами до и во время массового вымирания.
Но что случилось? Это должна была быть необычная последовательность событий, потому что вымирание (необычно) совпало с оледенением и также произошло в два импульса.
Когда ученые начали собирать воедино историю, они начали задаваться вопросом, не подтолкнула ли первая волна извержений климат Земли к особенно уязвимому состоянию, подготовив его к климатической катастрофе, вызванной более поздними извержениями.
Первая волна извержений сформировала LIP, выветривание которого затем привело к выбросу атмосферного углекислого газа. Климат похолодал, и на суперконтиненте Гондвана, находившемся тогда в южном полушарии, образовались ледники.
Похолодание могло понизить тропопаузу, границу между двумя слоями атмосферы с разными температурными градиентами. Затем вторая волна вулканических извержений выбросила огромное количество диоксида серы над тропопаузой, резко увеличив альбедо Земли или количество отраженного ею солнечного света.
Это привело к первому и самому большому импульсу вымираний. По мере роста ледяных щитов уровень моря падал и моря становились холоднее, что привело к гибели многих видов.
Во время второй волны вулканизма парниковое потепление от двуокиси углерода обогнало похолодание, вызванное двуокисью серы, и климат потеплел, лед растаял, а уровень моря поднялся. Многие из выживших после первого импульса вымирания погибли в результате последовавшего затопления среды обитания более теплыми, бедными кислородом водами.
Вывод домой, сказал Фике, заключается в том, что различные факторы, влияющие на климат Земли, могут взаимодействовать непредвиденным образом, и вполне возможно, что события, которые сами по себе не кажутся экстремальными, могут поставить климатическую систему в неустойчивое состояние, когда дополнительные возмущения имеют катастрофические последствия.
«Об этом нужно помнить, когда мы обдумываем схемы геоинженерии для смягчения последствий глобального потепления», - сказал Фике, который ведет курс, на котором студенты изучают такие схемы, а затем оценивают свою готовность их использовать.