Кліматична загадка: геологи розкривають невідомі процеси в давній історії Землі
Джерело: phys.org
Згідно з поширеними та високо цитованими моделями, охолодження та значне зниження рівня моря приблизно 34 мільйони років тому мали призвести до масштабної ерозії на континентах і відкладання величезної кількості піщаного матеріалу на океанському дні. Це був, зрештою, один з найрадикальніших кліматичних переходів на Землі з часів зникнення динозаврів.
Проте новий огляд Стенфордського університету, заснований на сотнях досліджень за кілька десятиліть, повідомляє, що на межах усіх семи континентів майже не було виявлено відкладень, що відповідають цьому періоду. Відкриття цієї глобальної прогалини в геологічному літописі було опубліковано цього тижня у журналі Earth-Science Reviews.
«Результати змусили нас запитати: “Куди зникли всі ці відкладення?”», — сказав старший автор дослідження Стівен Грем, професор кафедри сталого розвитку ім. Велтона Джозефа і Мод Л’Анфейр Крук Стенфордської школи стійкого розвитку.
«Відповідь на це питання допоможе нам краще зрозуміти основні принципи функціонування осадових систем і те, як кліматичні зміни залишають сліди в глибоководних осадових відкладеннях».
Ця геологічна прогалина відкриває нові перспективи для розуміння процесів осадконакопичення та ерозії, а також для аналізу екологічних сигналів від драматичних кліматичних змін, що може допомогти дослідникам краще усвідомити масштаб глобальних змін клімату, які відбуваються сьогодні.
«Вперше ми оцінили глобальні наслідки недостатньо вивчених процесів у найбільших системах руху осадів на планеті під час екстремального переходу з еоцену в олігоцен», — сказав провідний автор дослідження Зак Бертон, доктор філософії 2020 року, який зараз є доцентом кафедри наук про Землю в Університеті штату Монтана.
Тім Макхарґ, доцент кафедри наук про Землю та планети Стенфордського університету, також є співавтором дослідження.
Від “теплиці” до “льодовика”
Під час еоцен-олігоценового періоду на Землі відбулося глибоке планетарне охолодження. На Антарктиді, яка раніше була вільною від льоду, утворилися величезні крижані щити, рівень моря різко впав, а наземні та морські види постраждали від значних вимирань.
До цього, на початку еоцену, що тривав приблизно з 56 до 34 мільйонів років тому, Земля мала найвищі температури та найвищий рівень моря з часів, коли динозаври ходили по планеті понад 66 мільйонів років тому, згідно з кліматичними проксі-записами.
Бертон і його колеги спочатку зосередилися на дослідженні впливу умов раннього еоцену на глибоководні осадові системи. Дослідження, опубліковане в Scientific Reports у 2023 році, виявило значні піщані відкладення в океанічних басейнах уздовж континентальних окраїн Землі.
Дослідницька група приписала це збільшення відкладень насамперед інтенсивному клімату та погодним умовам, що посилили ерозію з континентів. Зацікавлені цим, Бертон і його колеги поширили своє дослідження на пізній еоцен та ранній олігоцен, коли Земля раптово перейшла від клімату «теплиці» та «парника» до його протилежності — клімату «льодовика».
У новому дослідженні дослідники ретельно проаналізували наукову та технічну літературу, що документує стародавні осадові породи, розташовані на глибині до кількох кілометрів під морським дном, вивчивши дослідження, опубліковані за останнє століття. Література включала дослідження буріння на шельфах для видобутку нафти та газу, дослідження виходів гірських порід на суші, а також інтерпретації сейсмічних даних для вивчення осадів еоцену-олігоцену. Усього було включено понад сотню географічних об’єктів по всьому світу, що охоплюють кожен континент.
Хоча метод літературного аналізу сам по собі не є новим, масштаб такого підходу, зроблений можливим завдяки великим онлайн базам даних, може дати важливі відкриття, зазначив Грем. «Можливо, в геологічному минулому були й інші подібні події, які потребують більш детального вивчення», — сказав Грем, — «і шлях до цього починається з того, що ми зробили — ретельний перегляд глобальної геологічної літератури для певних підозрілих періодів часу».
«Процес переоцінки, перевивчення та повторного аналізу літератури, яка в деяких випадках існує десятиліттями, є складним, але може бути дуже плідним», — сказав Бертон. «Цей метод може призвести до захоплюючих і несподіваних висновків, як це сталося у нас».
Цілком несподівано
Під час вивчення зібраних даних Бертон і його колеги були все більше здивовані відсутністю відкладень.
«Ми не побачили великих піщаних відкладень, як у нашому дослідженні теплих кліматів раннього еоцену», — сказав Бертон. «Замість цього ми побачили, що під час екстремального кліматичного охолодження та змін в океанографії еоцен-олігоцену утворилися значні та поширені ерозійні неузгодженості — іншими словами, прогалини в геологічному літописі».
Дослідники запропонували кілька теорій, чому це сталося. Потужні донні течії, викликані змінами температури та солоності вод, могли бути посилені кліматичним зсувом і, можливо, змили відкладення з океанічного дна. Інші механізми, пов’язані з континентальними шельфами, які оголилися внаслідок падіння рівня моря, могли сприяти тому, що осади повністю минули ближчі осадові басейни й осіли на глибокій абісальній рівнині океану. Локальні процеси, як-от льодовикова ерозія навколо Антарктиди, також могли відігравати певну роль.
Якими б не були механізми, вони створили схожі картини ерозії в океанічних басейнах навколо кожного континенту. Ця універсальність вказує на те, що на Землі діяли глобальні чинники — тобто глибокі кліматичні зміни відчувалися всюди, від найвищих континентальних масивів до найглибших вод.
Таким чином, різкий кліматичний перехід на межі еоцену-олігоцену та його нові спостережені, суттєві наслідки уздовж континентальних окраїн можуть допомогти дослідникам краще зрозуміти глобальний масштаб нинішніх змін клімату. Хоча антропогенні кліматичні зміни за останні кілька століть набагато менші за загальним масштабом у порівнянні з переходом еоцен-олігоцен, вони відбуваються тривожно швидше, зазначили дослідники Стенфорда.
«Наші знахідки можуть допомогти нам зрозуміти, які радикальні зміни можуть відбуватися на поверхні Землі в умовах швидких кліматичних змін», — сказав Грем. «Геологічне минуле інформує нас про сьогодення, а особливо про майбутнє».