Массивное углеобразование 300 миллионов лет назад привело к уменьшению содержания углекислого газа в атмосфере и вероятному обледенению значительной части поверхности Земли.
К такому выводу пришел немецкий климатолог Георг Фойльнер, промоделировав процессы, происходившие на Земле на границе каменноугольного и пермского периодов. Работа опубликована в Proceedings of the National Academy of Sciences, передает N+1.
В данный момент в результате сжигания ископаемого угля производится около 30 процентов энергии и около 40 процентов всего антропогенного углекислого газа. Именно залежи большого количества угля поспособствовали промышленной революции, а сейчас сжигание угля называют одной из возможных причин глобального потепления. Формировались же залежи преимущественно в каменноугольный период, чуть больше 300 миллионов лет назад. Совсем недавно ученые смогли оценить изменение концентрации углекислого газа в атмосфере, к которому привел переход углерода из атмосферы в захороненную форму. Оказалось, что за каменноугольный период уровень углекислого газа в атмосфере Земли упал примерно в 5—10 раз.
Немецкий климатолог Георг Фойльнер (Georg Feulner) из Потсдамского Института климатических изменений решил проверить, к каким последствиям могло привести такое значительное падение уровня углекислого газа в атмосфере Земли.
Для своей работы ученый использовал комплексную климатическую модель, в которую включались компоненты для моделирования циркуляции воды в океане, воздуха в атмосфере и динамической системы, описывающей возможное формирование льда из морской воды. В качестве граничных условий использовались условия, которые были на Земле около 300 миллионов лет назад.
Одним из наиболее важных параметров, который влияет на климатические изменения на планете являются орбитальные циклы, которые приводят к изменению уровня солнечной освещенности в зависимости от наклона земной оси. По оценкам ученого, в зависимости от угла наклона земной оси в тот момент, содержание 0,1 промилле углекислого газа в атмосфере должно было привести к среднегодовой температуре от −1,4 до 0,5 градусов Цельсия.
Процесс образования ледника происходит в результате положительной обратной связи между ледником и альбедо. Начавший образовываться ледник уменьшает количество поглощаемого поверхностью света, что приводит к дальнейшему понижению температуры и росту площади ледника. По результатам моделирования, для начала формирования ледника по такому механизму уровень углекислого газа в атмосфере должен был опуститься ниже 0,04 промилле.
По данным предыдущих работ, содержание углекислого газа к началу пермского периода упало до 0,02–0,18 промилле. Вероятно, это привело к покрытию значительной части поверхности планеты льдом. По словам ученого, в тот момент Земля находилась в условиях, которые могли привести даже к полному оледенению земной поверхности. Гипотезу «Земли-снежка», полностью покрытой льдом обычно высказывали для других ледниковых периодов, в частности, для криогенийского периода. Новое исследование показало, что орбитальные циклы и выход углерода из углеродного цикла вполне могли стать причиной полного оледенения и в конце каменноугольного периода.
Примеров положительной обратной связи, влияющих на климатические изменения достаточно много, и они могут приводить как к охлаждению при образовании ледников, так и к потеплению при переходе углерода из почвы в атмосферу. Недавно климатологи обнаружили еще один пример положительной обратной связи, приводящий к потеплению: он связан с образованием метана в результате пищеварения коров.
