Полюсите на Земята се покрили с лед поради случайно съчетание на фактори

През геологическата история на нашата планета е преобладавал топъл климат. Само два пъти през последните половин милиард години е имало продължителни периоди на захлаждане, включително съвременно, продължило около 34 милиона години. Ледниковите периоди са били придружени от снижаване на концентрацията на въглероден диоксид в атмосферата, но причините за това са неясни. В нова работа учените са построили модел, който обединява всички хипотези за охлаждане на климата. Това позволило да се обясни заледяването на полюсите, което наблюдаваме сега.

ОЩЕ: Изненадващо: Древните хора останали в последната ледникова епоха в студена Централна Европа

Динамичната планета

Според съвременните представи температурата на Земята зависи от концентрацията на CO₂ в атмосферата. За обяснение на геохимичния цикъл на въглерода в мащаб от десетки до стотици милиони години се привличат тектонски механизми. Смята се, че в резултат на дегазация от литосферата CO₂ попада в атмосферата, а изветрянето на силикатните минерали в земната кора, особено на континентите и в офиолитните зони, напротив, го отстранява оттам, свързвайки го в карбонатни минерали. По време на изветрянето се отделят и минерални компоненти, необходими за захранване на биомасата, което на свой ред задейства механизъм за поглъщането на въглеродния диоксид от атмосферата и погребването му под формата на органична материя.

Максимално заледяване в Северното полукълбо през последния ледников период. Dr. Martin Jakobsson, Stockholm Geo Visualization Lab

В хода на геоложкото време процесите на тектоника и изветряне значително са променили облика на планетата. Особено големи промени са настъпили през фанерозоя (последните 538 милиона години), което е свързано главно с колонизацията на повърхността от живот. Разработени били модели, които реконструират климата на Земята въз основа на различни механизми, но резултатите от тях са противоречиви. Те не дали отговор на въпроса какъв механизъм е водещ в случая.

ОЩЕ: Къде са бягали древните европейци от снега и леда?

Учени от Австралия, Франция и Великобритания са се заели с този въпрос. За тази цел те използвали непрекъснат модел на земната система (Earth System Model), започвайки от девонския период преди 419 милиона години. По-ранните периоди трябвало да бъдат изключени поради липса на надеждни данни. Авторите също не са оценявали как разпространението на растителността е повлияло на заледяването. Резултатите от тяхната работа са публикувани в списанието Science Advances.

Необичайно за Земята

Моделът показал, че сегашното студено състояние не е типично за Земята, която през по-голямата част от историята си е пребивавала в топъл климат. До заледяването на полюсите е довело случайно съвпадение на едновременно няколко фактора.

За обясняване на ледниковите периоди геолозите посочват различни причини: вулканични изригвания, увеличената роля на горите, запасяващи се с въглероден диоксид, и химически реакции на CO₂ с геоложки периоди. Всички тези механизми са тествани в 3D модела на Земята SCION, първоначално разработен в университета в Лийдс (Великобритания).

ОЩЕ: Хората спрели настъпването на ледената епоха

Изчисленията показали, че нито един от механизмите сам по себе си не може да доведе до охлаждане на климата; за това е необходима едновременна комбинация от фактори.

Сравнение на климатичния модел и модела на земната система. Последната включва биологични и химични процеси, които влияят върху физическия механизъм на климата. Climateurope / Nature Education, 2013

„Изяснихме, че причината да живеем на планета с полярни шапки, а не на планета без лед, е случайна комбинация от много редки изблици на глобален вулканизъм и широко разхвърляне на континенти с високи планини, които осигуряват обилни валежи на планетата. Това от своя страна засилва реакциите за поглъщане на въглерод от атмосферата", обяснява ръководителят на изследването Андрю Мередит от Лийдс.

Важният извод по думите му е, че естественият механизъм за регулиране на климата на Земята води до високи концентрации на CO₂ и затопляне без ледени шапки, а не това, което виждаме сега.

„Смятаме, че тази обща тенденция към по-топъл климат ни предпазва от пагубното състояние на „Земя снежинка“, което се случва изключително рядко, и само затова животът продължава да съществува“, добавя Мередит.

Въз основа на това следва да се отчита, че климатът на планетата няма да се стреми към хладното състояние, в което е бил в прединдустриалната епоха.