Как древний экстремальный климат повлиял на песок в морских глубинах?

Геологов интересует цикл осадконакопления - эрозия горных пород, образующая песок, который выносится в океан - потому что он является основополагающим для понимания того, как устроена планета.

Он также имеет решающее значение для понимания глобального бюджета песка и планирования морских операций, таких как добыча нефти, ветряные электростанции и связывание углерода. Теперь исследователи широко взглянули на цикл осадконакопления древней Земли в чрезвычайно жаркий период в поисках подсказок о влиянии экстремальных климатических явлений.

Обобщив глобальные данные о глубоководных песчаных отложениях, исследователи выявили сигнал или "отпечаток пальца" экстремального изменения климата примерно 50 миллионов лет назад: турбидитные отложения. Эти отложения, свидетельствующие о древних быстрых подводных водных течениях, как полагают, вызваны нисходящим переносом осадочных пород, накопившихся на вершине континентального склона.

"Это говорит о том, что экстремальные погодные явления и обострение глобальных климатических условий, способствующие усилению эрозии ландшафтов, могут усилить доставку песка в глубокий океан", - сказал адъюнкт-преподаватель Стэнфордского университета Зак Бертон, ведущий автор исследования, результаты которого опубликованы 8 февраля в журнале Scientific Reports.

Открытое море

Исследование опровергает давно устоявшееся мнение о том, что изменения уровня моря оказывают доминирующее влияние на отложения песка в глубоководных районах океана. Когда уровень моря низкий, больше шансов, что отложения, выветрившиеся с гор, попадут в морские глубины. Многие исследователи предполагали, что высокое море препятствует отложению песка в глубоководных районах моря, поскольку прибрежные равнины и подводные континентальные шельфы могут быть барьерами на пути песка в глубоководные районы.

Но согласно собранным авторами исследования 59 экземплярам раннеэоценовых турбидитовых систем, действовавших 56-48 миллионов лет назад, климатические условия и тектоническая активность могут быть более важными, чем изменения уровня моря, для осаждения песка в глубоких морях.

"Мы подозревали, что это так, но не осознавали масштабов примеров, которые были задокументированы в литературе", - сказал старший автор исследования Стефан Грэм, профессор Уэлтон Джозеф и Мод Л'Анфер Крук в Стэнфордской школе устойчивого развития Доерр. "Таких глубоководных месторождений гораздо больше, чем мы предполагали".

В статье исследователи представили концептуальную модель, предполагающую, что такие условия, как интенсивные осадки и комплексные речные стоки, могут привести к появлению большого количества глубоководных отложений, богатых песком, несмотря на исключительно высокий уровень моря.

Тепличная планета

В раннем эоцене 56-48 миллионов лет назад на Земле был самый высокий уровень моря - океаны были на 200 футов выше современного уровня - с момента внезапного массового вымирания трех четвертей видов растений и животных планеты около 66 миллионов лет назад. В Арктике были тропические леса, а в Дакоте жили аллигаторы.

Хотя некоторые из этих условий могут быть непостижимыми, современное изменение климата дает нам представление о тех экстремальных климатических явлениях, которые осаждали ранний эоцен.

"По мере того, как Земля становится все жарче и жарче, поскольку CO2 усиливает парниковый эффект, а уровень моря поднимается еще больше, мы ожидаем, что увеличение интенсивности штормов, увеличение количества осадков, основанное на климатическом моделировании других людей, будет иметь гораздо большее влияние на попадание осадочного материала в глубоководную часть моря", - сказал Грэм.

Хотя в ближайшее время это может оказаться неактуальным, нельзя недооценивать силу мутных течений для защиты будущих поколений. По словам Грэма, потоки осадочного материала, известные как мутные течения, подобны разрушительным раскаленным лавинам, которые сходят с извергающихся вулканов.

Исследователи впервые узнали о турбулентных течениях, потому что они обрывали трансатлантические телеграфные кабели в 1929 году. "Это очень мощные подводные потоки огромного масштаба", - сказал Бертон.

Получив синтез отложений мутности, относящихся к столь критическому периоду в истории Земли, исследователи надеются, что другие продолжат рассуждать об аспектах более теплого климата, которые могут влиять на глобальный цикл осадконакопления.

"Другие факторы, такие как взаимодействие человека с осадочными системами и земной мир, в котором мы все живем, в совокупности влияют на движение осадочных пород", - сказал Бертон. "Я думаю, что это трудно рассматривать с повседневной точки зрения, просто потому что мы не видим эти системы - они являются частью прекрасной тайны глубокого океана, о которой мы знаем так мало".

В число соавторов Стэнфорда входят Тим Макхарг и выпускники Крис Кремер (сейчас работает в Университете Брауна), Джаред Гули (сейчас работает в научном центре Геологической службы США на Аляске), Чаяван Джайкла (сейчас работает в Microsoft) и Джейк Харрингтон.