Океан погружается в мантию Земли, и в этом частично виноват мертвый суперконтинент

Ученые пытаются понять, как связано изменение климата с подъемом уровня моря. В истории Земли существовали периоды, когда колоссальное количество воды, проникавшее в мантию Земли, играло большую роль в формировании уровня океана, а происходило это из-за разрушения суперконтинента Пангея. Какие процессы происходят сегодня и как они повлияют на климат?

Океан представляет собой большую ванну, вмещающую в себя 1,3 миллиарда кубометров воды (326 миллионов кубических миль), и, похоже, что кто-то открыл водосток. Каждый день сотни миллионов литров (галлонов) воды устремляются со дна океана в направлении мантии Земли, образуя таким образом часть очень влажного процесса регенерации, которую ученые называют глубоководным циклом. Вот как она работает: сначала вода проникает в твердый поверхностный слой на дне океана и в минералы, которые затем вместе направляются внутрь Земли в тех местах, где сталкиваются между собой тектонические плиты. Определенная часть этой воды где-то остается (в некоторых исследованиях высказывается предположение о том, что до уровня мантии Земли просачивается такое количество воды, которое может содержаться в двух океанах), однако значительное количество воды возвращается на поверхность через подводные вулканы и гидротермальные выходы (hydrothermal vents).

Такую систему нельзя назвать совершенной, и ученые полагают, что в настоящее время значительно большее количество воды доходит до мантии Земли, чем выбрасывается на поверхность — но проблем здесь никаких нет. В целом, этот цикл представляет собой лишь один элемент системы, определяющий подъем или снижение уровня океана.

В исследовании, опубликованном 17 мая сего года в журнале «Геохимия, геофизика и геосистемы» (Geochemistry, Geophysics and Geosystems), его авторы сообщают о том, что этот элемент может иметь большее значение, чем предполагалось ранее. С помощью создания модели течений в глубоководных циклах за последние 230 миллионов лет авторы этого исследования обнаружили, что существовали такие периоды в истории Земли, когда колоссальное количество воды, проникавшее в мантию Земли, играло очень большую роль в формировании уровня моря; в такие периоды одни только глубоководные циклы могли привести к понижению на 130 метров (430 футов) уровня моря, а происходило это по причине крайне значимого фактора — разрушения суперконтинента под названием Пангея (Pangaea).

«Раскол Пангеи ассоциировался с периодами быстрого сдвига тектонических пластов, — отметил в беседе с корреспондентом портала «Лайв сайнс» (Live Science) Кристер Карлсен (Krister Karlsen), сотрудник Центра по изучению эволюции и динамики Земли (Centre for Earth Evolution and Dynamics) Университета города Осло и руководитель группы авторов проведенного исследования. — Это приводило к периодам ухода большого количества воды в мантию Земли, что и вызывало связанное с этим процессом понижение уровня моря».

Примерно 200 миллионов лет назад суперконтинент Пангея (он состоял из семи известных нам сегодня континентов), начал раскалываться, и огромные части суши стали расползаться в разные стороны. Когда эти континентальные платформы разошлись, образовались новые океаны (началось все с Атлантического океана, примерно 175 миллионов лет назад), на морском дне стали образовываться огромные трещины, и части древней подводной коры устремились в образовавшиеся пустоты. Колоссальное количество воды оказалось запертыми между кусками земной коры, которые двигались от поверхности нашей планеты в ее глубины.

Основываясь на данных предыдущих исследований относительно тектонических пластов Земли за последние 230 миллионов лет, исследователи смоделировали приблизительное количество воды, которое направлялось в мантию Земли, а затем покидало ее. Чем быстрее погружалась насыщенная водой платформа в глубь Земли, тем дальше она погружалась, пока содержащаяся в ней вода не испарялось из-за высокой температуры мантии Земли. Согласно расчетам этой группы исследователей, подобная ситуация в достаточной мере способствовала созданию дисбаланса, что приводило в течение миллионов лет к потере колоссального количества воды.

Разумеется, на уровень моря оказывают влияние не только глубинные течения, считает Карлсен, и в этом исследовании не учитываются такие способные определять уровень моря процессы как изменение климата или размеры ледового покрытия. Даже когда огромное количество воды погружается в мантию Земли, реальные уровень моря может резко подняться и также резко падать (до десятков метров), а эти периоды могут быть значительно короче.

В настоящий момент океан находится внутри другого периода подъема уровня моря, и связано это, в основном, с антропогенным изменением климата (существуют разные оценки, однако уровень моря, вероятно, поднимется на 2 — 5 сантиметров (6 — 16 футов) в течение следующего столетия). К сожалению, все эти миллионы галлонов морской воды, устремляющиеся в настоящее время в направлении мантии Земли, не могут защитить нас от этой опасной тенденции.

«Хотя циклы глубинной воды, действительно, способны изменять уровень моря в течение сотен миллионов или даже миллиардов лет, изменение климата может повлиять на уровень моря в период от нуля до 100 лет, — подчеркнул Карлсен. — Для сравнения: нынешний подъем уровня моря, связанного с изменением климата, составляет примерно 3,2 миллиметра (0,1 дюйма) в год. Тогда как понижение уровня моря, связанное с глубоководными циклами, составляет около 1/10000 от этой величины».