Kiedy myślimy o zmianach klimatu w historii Ziemi, zwykle wyobrażamy sobie atmosferę: więcej CO₂ – robi się cieplej, mniej CO₂ – robi się zimniej. I to się zgadza. Problem w tym, że przez lata w tle tego prostego równania stało kolejne uproszczenie: głównym „kranem” z dwutlenkiem węgla miały być wulkany na granicach zderzających się płyt tektonicznych.
Nowe badania opublikowane w Communications Earth & Environment pokazują jednak, że to może być tylko część prawdy. Prawdziwą rolę „sterownika” klimatu mogły odgrywać procesy zachodzące tam, gdzie płyty tektoniczne… rozchodzą się. Czyli w miejscach, które rzadko trafiają na nagłówki.
Klimat Ziemi skacze między dwoma trybami
Historia naszej planety to przełączanie się między dwoma wielkimi trybami:
- „lodownia” – okresy, gdy lód zajmował ogromne obszary, a klimat był wyraźnie chłodniejszy,
- „szklarnia” – epoki cieplarniane, z ciepłymi oceanami, brakiem lodu na biegunach i innym „ustawieniem” biosfery.
Od dawna wiadomo, że te zmiany są mocno związane z CO₂. Natomiast pytanie brzmi: kto tak naprawdę reguluje dopływ i odpływ tego węgla w skali setek milionów lat?
Odpowiedź może być dużo bardziej geologiczna niż myśleliśmy.
Głęboki obieg węgla – wielki cykl, którego nie widzimy
Ziemia ma coś w rodzaju „ukrytego obiegu CO₂” – głęboki obieg węgla.
Działa to mniej więcej tak:
- oceany pochłaniają CO₂ z atmosfery
- organizmy morskie i chemia oceanów wiążą węgiel w osadach
- na dnie oceanów tworzą się bogate w węgiel skały (czasem setki metrów grubości!)
- płyty tektoniczne przesuwają te skały niczym taśmociąg
- w końcu trafiają one do stref subdukcji (tam gdzie jedna płyta „wjeżdża” pod drugą)
- część węgla wraca do wnętrza Ziemi, a część zostaje ponownie wyrzucona do atmosfery
To cykl, którego nie zobaczysz gołym okiem, ale on potrafi wpływać na temperaturę planety przez miliony lat.
I tu wchodzi tektonika płyt – cała na gorąco
Najbardziej zaskakujące wnioski z nowego badania są takie, że największy wpływ na klimat mogły mieć nie tylko łuki wulkaniczne, czyli wulkany związane z subdukcją, ale również:
- grzbiety śródoceaniczne
- ryfty kontynentalne
Czyli miejsca, gdzie płyty się rozchodzą i powstaje nowa skorupa.
To zmienia perspektywę. Bo do tej pory głównym podejrzanym o „produkowanie CO₂” były łuki wulkaniczne. A teraz okazuje się, że rozsuwanie płyt mogło być potężniejszym silnikiem cyklu węglowego przez ogromną część historii planety.
Co dokładnie odkryli autorzy badania?
Zespół naukowców wykorzystał modele komputerowe rekonstruujące ruch płyt tektonicznych przez ostatnie 540 milionów lat (czyli od początku ery fanerozoicznej – czasu, gdy życie „wybuchło” różnorodnością).
I co się okazało?
- w okresach cieplarnianych do atmosfery trafiało więcej węgla niż było go wiązane w osadach,
- w okresach lodowcowych dominowało magazynowanie węgla w oceanach, przez co CO₂ w atmosferze spadało.
Najważniejsze: osady głębinowe (bogate w węgiel) okazały się kluczowym elementem tej układanki. To one – transportowane przez płyty – decydowały o tym, ile węgla wróci do wnętrza Ziemi i ile później „wycieknie” z powrotem.
Dlaczego łuki wulkaniczne były przecenione?
Badanie sugeruje też ciekawą rzecz: łuki wulkaniczne stały się naprawdę dominujące dopiero stosunkowo niedawno – w ostatnich ~120 milionach lat.
Dlaczego?
Bo pojawiły się i rozprzestrzeniły w oceanach organizmy, które świetnie wiążą węgiel:
- planktoniczne kalcyfikatory (czyli mikroorganizmy budujące struktury z kalcytu)
Te maleństwa zaczęły produkować ogromne ilości osadów bogatych w węgiel. A gdy te osady później trafiały do subdukcji, węgiel mógł wracać na powierzchnię – m.in. przez wulkanizm łuków.
Czyli: to, co dziś wygląda jak „wulkany rządzą CO₂”, może być efektem tego, co zrobił plankton.
Tak, plankton. Czasami najwięksi gracze na planecie są kompletnie niewidoczni.
Co nam to daje dzisiaj?
To nie jest akademicka ciekawostka.
To badanie daje nam 3 ważne rzeczy:
- lepszy model działania klimatu w długiej skali czasu
Bez zrozumienia geologii nie zrozumiemy historii klimatu. - lepsze scenariusze dla przyszłych modeli klimatu
Naturalny obieg węgla jest ogromny, powolny i potrafi zmieniać planetę. - kontrast do obecnej sytuacji
Tektonika zmienia klimat w miliony lat.
Człowiek robi to w dziesiątki lat.
I tu warto powiedzieć jasno: to badanie nie „unieważnia” wpływu człowieka. Wręcz przeciwnie – pokazuje, jak wyjątkowe jest tempo dzisiejszych zmian. Geologia działa wolno, my przyspieszyliśmy sprawy do granic absurdu.
Wnioski? Klimat to nie tylko atmosfera
Jeśli mamy myśleć o klimacie poważnie, to musimy patrzeć szerzej niż tylko na to, co jest nad naszymi głowami.
Bo być może największy regulator CO₂ nie siedzi w chmurach.
Siedzi… pod oceanami, w osadach, które płyty tektoniczne przenoszą jak gigantyczny system recyklingu. A kiedy ten system zmienia tempo – zmienia się cały klimat.