Геология

Теплые моря, когда Земля была еще молодой?


Исследователи из университетов Геттингена, Кельна и Орхуса вычисляют температуру воды первых океанов.

На протяжении десятилетий ведутся споры о температуре воды в первых океанах на Земле. В то время излучение от Солнца было намного слабее, и океаны могли быть очень холодными, возможно, даже замерзшими. С другой стороны, очень плотная атмосфера из углекислого газа (CO2) могла вызвать экстремальный парниковый эффект, который мог привести к температуре океанов около 70 градусов Цельсия. Трое ученых из университетов Кельна, Геттингена и Орхуса объединили свои исследования о развитии нашей атмосферы с исследованиями каменной коры и температуры морской воды. Они вычислили температуру около 40 градусов по Цельсию в ранний период существования Земли. Результаты опубликованы в научном журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

"Атмосферы Земли и ее сестры Венеры развивались в совершенно разных направлениях в течение последних 4,6 миллиарда лет", — говорит геолог-изотопщик профессор Андреас Пак из Геттингенского университета. "Наша планета-сестра Венера и сегодня имеет очень плотную атмосферу, состоящую в основном из CO2. Атмосферное давление на поверхности планеты в девяносто раз превышает земное. Сейчас CO2 присутствует на Земле только в качестве следового газа, то есть в воздухе он встречается в очень малых количествах. Куда же делся весь CO2?".

В изотопной лаборатории Геттингенского университета был изучен состав изотопов пород, относящихся к ранней истории Земли. В результате новых расчетов глобальных потоков вещества выяснилось, что температура 3,5 миллиарда лет назад составляла около 40 градусов Цельсия: с одной стороны, не так жарко, как предполагалось ранее, но с другой - все же значительно теплее, чем сегодня. Учитывая более слабую солнечную радиацию в то время, такие экологические условия могли быть достигнуты только при наличии большого количества CO2 в атмосфере ранней Земли.

Геохимик д-р Даниэль Херварц из Кельнского университета, возглавлявший исследование, объясняет: "Первоначально Земля также имела атмосферу, чрезвычайно богатую CO2, как и Венера. Когда 4,4 миллиарда лет назад на Земле образовались первые океаны, большая часть атмосферного CO2 растворилась в воде. В отличие от Земли, Венера не имеет океанов, поэтому CO2 все еще находится в ее атмосфере. Кислая морская вода здесь на заре существования Земли привела к гораздо более интенсивному выветриванию пород земной коры, чем мы наблюдаем сегодня. Во время выветривания огромное количество углекислого газа надолго связывалось в карбонатных породах и также удалялось из атмосферы."

"Однако три миллиарда лет назад континентов не было, или были только очень маленькие, и это означало, что CO2, связанный в породах, попадал обратно в атмосферу во время круговорота пород", — добавляет соавтор исследования профессор Торстен Нагель из Университета Орхуса. "После этого образовались первые крупные и стабильные континенты. Углерод, хранящийся в породах континентов, остался там, и это означает, что CO2 в долгосрочной перспективе был выведен из атмосферы и океанов. В результате на Земле стало значительно холоднее, что подтверждается возникновением первых ледниковых периодов 2,9 миллиарда лет назад."

Венера практически сохранила свою первоначальную, плотную атмосферу CO2, потому что у нее нет стабильных океанов. Земля прошла свой собственный уникальный путь эволюции атмосферы. "Наше сотрудничество показало, что эволюцию атмосферы, каменной коры и океанов всегда следует рассматривать как единое целое, и эти системы влияют друг на друга на больших геологических временных масштабах", — добавляет Герварц.

Читайте Новая Наука в
Back to top button