Эпизод глобального потепления 183 млн лет назад, когда средняя температура на планете выросла на 6–7 °C, мог оказаться еще неприятнее из-за процесса, который долго считали в основном климатическим «тормозом». Новая работа показывает: выветривание пород не только убирает CO2 из атмосферы, но в некоторых случаях, наоборот, подливает топлива в потепление. Для тех, кто привык думать в терминах обратных связей и системных багов, история знакомая: одна и та же функция в зависимости от входных данных ведет себя диаметрально противоположно.
Речь идет о исследовании группы под руководством доктора Мадлен Стоу из Оксфорда, о котором сообщает Ars Technica. Авторы разбирали так называемое Тоарское океаническое аноксическое событие ранней юры, произошедшее около 183 млн лет назад. Этот период давно интересует геологов: его связывают с мощным вулканизмом на территории тогда еще соединенных Южной Африки и Антарктиды, масштабным потеплением, перестройкой экосистем на суше и массовым вымиранием кораллов и других морских организмов. Но оставался зазор между объемом вулканических выбросов CO2 и тем, насколько сильно в итоге нагрелась планета.
Классическая модель земного «термостата» выглядит так: силикатные породы выветриваются, химически связывают углекислый газ и на геологических масштабах времени не дают климату сорваться в бесконечный перегрев. Проблема в том, что в последние годы стало ясно: есть и другой канал. Если на поверхность выходят осадочные породы, богатые органическим углеродом, их эрозия и окисление могут, наоборот, выпускать CO2 обратно в атмосферу. То есть выветривание пород зависит от того, что именно выветривается: силикат работает как поглотитель, органически богатый сланец может вести себя как источник. Для климатической системы это не косметическая поправка, а полноценная конкуренция двух противоположных потоков углерода.
Чтобы понять, кто тогда победил, исследователи обратились не к прямым измерениям, которых для юрского периода, очевидно, не существует, а к геохимическому трассеру. Они использовали изотопы рения в породах, отложившихся на морском дне. Логика такая: рений химически связан с органическим веществом в осадках. Когда древние породы на суше разрушаются и органический углерод в них окисляется до CO2, связанный с ним рений через реки попадает в океан и затем консервируется в новых морских отложениях. Соотношение изотопов рения-187 и рения-185 позволяет судить о том, насколько интенсивно шло это окисление. По сути, ученые использовали осадки как архив атмосферной бухгалтерии, только вместо логов сервера у них был 1300-метровый керн.
Этот керн, охватывающий от позднего триаса до ранней юры, был пробурен в Уэльсе еще в 1960-х и хранится в British Geological Survey. Команда отбирала образцы сланца из разных слоев, каждый из которых соответствовал отдельному моменту во время потепления, затем последовательно растворяла породы в кислотах и измеряла изотопный состав методом ICP-MS — масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой. Тут важна одна деталь: концентрации рения в таких образцах составляют примерно одну миллиардную грамма на грамм породы. По словам соавтора работы, профессора Боба Хилтона из Оксфорда, недавний рост чувствительности масс-спектрометров буквально сделал такие исследования возможными. Иногда настоящая научная новость — не только в гипотезе, но и в том, что приборы наконец доросли до задачи.
Где взялся «лишний» CO2
Результат оказался довольно прямолинейным: по мере развития Тоарского потепления признаки окисления органического углерода усиливались. Иными словами, потепление не просто происходило на фоне разрушения пород, а, похоже, само разгоняло процесс, который выбрасывал дополнительный CO2. Это хорошо стыкуется с работой 2024 года группы Изабель Фендли из Penn State: тогда по ртути в том же керне оценивали вулканический вклад и пришли к выводу, что одного вулканического CO2 для объяснения масштаба потепления не хватает. Новое исследование предлагает недостающий кусок пазла: этот разрыв могли закрыть выбросы от окисления органического углерода в выветривающихся породах.
Не все, впрочем, готовы сразу принять оценки авторов без оговорок. Профессор Джереми Кейвс Ругенстайн из Colorado State University, не участвовавший в работе, назвал статью важной, но усомнился в масштабе рассчитанного углеродного потока. По его словам, объемы CO2, которые получаются у авторов для этой обратной связи, выглядят очень большими. Это важное замечание: сама механика процесса выглядит убедительно, а вот ее точная мощность еще будет предметом спора. Для любой сложной модели это нормальная стадия: сначала доказывают, что канал вообще существует и заметен, потом долго уточняют коэффициенты.
При этом исследование не отменяет базовую идею о силикатном выветривании как долгосрочном климатическом стабилизаторе. Скорее наоборот: если органически богатые породы временами подбрасывают CO2 в атмосферу, значит силикатному контуру приходится «работать сверхурочно», чтобы в конечном счете вернуть систему в устойчивое состояние. Ругенстайн отдельно подчеркивает ограничение этого позитивного фидбэка: запас органического углерода в обнаженных породах конечен, тогда как силикатных минералов, способных связывать углекислый газ, на планете намного больше. Но для интерпретации прошлых климатических кризисов этого уже достаточно, чтобы перестать считать все выветривание одинаково полезным.
Для технологической аудитории здесь важен не только сюжет про древнюю Землю. Это напоминание о том, насколько хрупко выглядит любая уверенность в «простых» климатических контурах. Если даже один из фундаментальных природных механизмов в одних условиях убирает CO2, а в других помогает его выбрасывать, то и современные разговоры о климатических рисках, углеродном цикле и долгих прогнозах стоит читать без наивной веры в одну кнопку «компенсации». Следующий логичный вопрос — насколько сильно такой эффект работает уже в нынешнем потеплении и где проходит граница между локальной геохимией и глобальной обратной связью. Подробности исходного материала можно посмотреть в .