Раньше было лучше (и на 20 градусов жарче). Почему наша планета больше не тропический рай.

Учёные предложили новое объяснение того, как Земля за десятки миллионов лет прошла путь от тёплой «парниковой» планеты к миру с ледяными шапками на полюсах. Международная группа под руководством Университета Саутгемптона связала это глобальное похолодание с резким падением уровня кальция в океанической воде после вымирания динозавров. По расчётам команды, за последние 66 миллионов лет его содержание в морской среде уменьшилось более чем вдвое, и именно это изменение могло стать одним из факторов перестройки климата.

Исследование показало связь между химическим составом океанической среды и количеством углекислого газа в атмосфере. Кальций участвует в углеродном цикле, поэтому сдвиги его уровня могли запускать процессы активного удаления CO2 из воздуха. Поскольку углекислый газ относится к основным парниковым компонентам, сокращение его доли в атмосфере приводило к постепенному глобальному охлаждению.

Авторы работы выяснили, что в начале кайнозойской эры, вскоре после исчезновения динозавров, концентрация растворённого кальция в морской среде была примерно в два раза выше современной. При таком балансе океан хуже удерживал углерод и способствовал поступлению углекислого газа в воздушную оболочку. По мере снижения этого показателя картина менялась: CO2 всё активнее связывался и выводился из атмосферы, а температура на планете начинала снижаться. По оценкам исследователей, в долгосрочной перспективе это могло привести к падению средней глобальной температуры на 15–20 °C.

В проекте участвовали специалисты из Китая, США, Израиля, Дании, Германии, Бельгии и Нидерландов. Для восстановления картины изменений океанической химии они изучили окаменелые остатки микроскопических морских организмов, извлечённые из донных слоёв. Речь идёт о фораминиферах, простейших с известковыми оболочками, которые надёжно фиксируют параметры воды, в которой существовали. Эти материалы позволили создать одну из самых детальных реконструкций состава морской среды за десятки миллионов лет.

Дополнительно команда применила компьютерное моделирование, чтобы проследить, как выявленные сдвиги отражались на морских экосистемах. Повышенные уровни кальция меняли то, как морская биота, включая кораллы и планктон, связывала углерод. В результате он накапливался в донных слоях в форме карбонатных соединений, надолго выводясь из водной среды и атмосферы.

По мере дальнейшего снижения концентрации растворённого кальция перестраивались и процессы формирования осадочных слоёв. Это меняло работу океанического углеродного цикла и усиливало изъятие CO2, что постепенно влияло на состав атмосферы и общий температурный режим планеты.

Исследование также выявило связь между падением уровня кальция и замедлением спрединга морского дна. Речь идёт о процессе образования новой океанической коры в зонах расхождения литосферных плит, сопровождаемом вулканической активностью. Когда темпы формирования дна снизились, изменился химический обмен между горными породами и морской водой. Это постепенно привело к сокращению содержания кальция в океанической среде.

Авторы работы отмечают, что химию морской воды обычно рассматривают как следствие климатических изменений, а не как их источник. Полученные данные указывают на обратную зависимость. Глубинные геологические процессы, происходящие в недрах планеты и на дне океанов, могли напрямую влиять на состав морской среды, атмосферу и, в конечном счёте, на климат Земли. Такой подход меняет представление о механизмах крупнейших климатических перестроек и показывает, что их причины лежали не только в атмосфере, но и в глубинных процессах, связанных со строением планеты и океанического дна.