Климат Земли влияет на океаническую кору и активность подводных вулканов

Учёные из Оксфордского университета обнаружили, что ледниковые периоды Земли оставили свой отпечаток на форме и строении океанической коры. Как выяснилось, во время оледенения, когда уровень моря снижается, магма, которая распространяется из срединно-океанических хребтов, нарастает на поверхности океана, утолщая тем самым кору. Однако когда уровень моря вновь поднимается в связи с потеплением, производство новой коры замедляется.

"Науке уже было известно, что вулканизм имеет огромное влияние на климат в целом. Наше открытие заключается в том, что климатические циклы также оказывают своё влияние на океанический вулканизм", — рассказывает соавтор исследования Ричард Кац (Richard Katz), геофизик из университета Оксфорда.

Авторы исследования рассказывают, что они заметили данный эффект, наблюдая за цепью подводных холмов, протянувшейся между Австралией и Антарктикой. Этот хребет возник из-за того, что более высокие уровни моря оказывают большее давление на мантию Земли под океаническим дном. Это явление замедляет транспорт расплавленной породы и газа из мантии к срединно-океаническим хребтам, где она прорывается наружу.

Периодические колебания наклона оси Земли и её орбиты вокруг Солнца в течение последних двух миллионов лет являются основной причиной климатических колебаний от ледниковых периодов до потеплений. Во время ледниковых периодов больше воды оказывается заключено во льдах на Земле и, как следствие, уровень Мирового океана понижается почти на 100 метров по сравнению с тёплыми периодами. Все эти изменения, по словам Каца, спровоцировали утолщение океанической коры на 800 метров, то есть на 10% по сравнению с первоначальными показателями.

На сегодняшний день уровень моря, с точки зрения геофизики, уже довольно высок. Однако пройдёт немало времени, прежде чем учёные смогут зафиксировать какие-либо видимые изменения в океанической коре, вызванные потеплением климата. Дело в том, что магма поднимается из недр Земли крайне медленно, и какие-либо эффекты станут заметны не ранее, чем через 50 тысяч лет, поясняет Кац.

Общепринятые теории гласили, что изменения уровня моря не могут существенно повлиять на происходящее в глубинах океана, к примеру, на формирование хребтов. Однако Кац и его коллеги подсчитали, что изменение уровня моря напрямую влияет на толщину океанической коры, и поняли, что постепенное утолщение как раз определяется такими хребтами, как те, которые учёные изучали близ Австралии.

Это явление комплексное: на него влияет и уровень моря, и скорость подъёма или падения этого уровня, и скорость, с которой мантия вырывается к поверхности Земли, и скорость, с которой океаническая кора распространяется в сторону от срединно-океанических хребтов.

Схема, демонстрирующая процесс утолщения океанической коры

Кац и его коллеги исследовали две области в срединно-океанических хребтах, расположенных между Австралией и Антарктикой, которые были изначально изучены в 2011 и 2013 годах экипажем корейского ледокола Araon. Морское дно в этой области усеяно длинными цепями подводных холмов, каждый из которых имеет около 200 метров в высоту.

"Чтобы сформировались подобные хребты, необходимо утолщение океанической коры где-то на 800 метров. Большая часть холма оказывается погружена в мантию, а верхушка может даже торчать над поверхностью океана", — поясняет Кац.

Холмы были сформированы в результате различных проявлений сейсмической активности, осаждений, извержений вулканов и трансформаций морского дна. Однако учёные определили, что морфология данных структур демонстрирует чёткие свидетельства постепенных утолщений океанической коры вследствие трёх ледниковых периодов — имевших место 23000, 41000 и 100 тысяч лет назад. Эти колебания известны геологам как циклы Миланковича.

Примечательно, что выводы Каца и его коллег, изложенные в статье журнала Science, полностью согласуются с результатами других исследований.

Так, другая команда учёных, опубликовавшая на днях статью в журнале Geophysical Research Letters, на примере 10 извержений продемонстрировала, что они зависят от приливов и ежегодных изменений. Раз в две недели (когда происходило истончение слоя морской воды над вулканами из-за отливов) они выбрасывали материал, близ них регистрировались небольшие землетрясения. Также все десять извержений пришлись на первые шесть месяцев года, когда Земля отдаляется от Солнца (светило оказывает меньшее гравитационное воздействие на кору нашей планеты).