Тоарское аноксическое событие (T-OAE) — крупное экологическое потрясение, произошедшее примерно 183 миллиона лет назад в мезозойскую эру. Оно стало одним из самых серьёзных нарушений углеродного цикла Земли в геологической истории.
Событие T-OAE характеризовалось быстрым глобальным повышением температуры примерно на 6 °C, массовым вымиранием морских организмов и отрицательным отклонением изотопов углерода, превышающим 6%. Это отражает массовый выброс углерода, богатого изотопом ¹²C, в том числе метана или CO₂, полученного из органического вещества, в атмосферу и океаны Земли.
Учёные давно задаются вопросом: каковы были доминирующие источники углерода и механизмы обратной связи, которые его спровоцировали?
В качестве потенциальных основных движущих сил широко цитировались два механизма:
* вулканическая активность в крупных магматических провинциях;
* выброс термогенного метана в результате контактового метаморфизма.
Однако существует ключевое ограничение: эти процессы сами по себе не могут полностью объяснить глобально синхронные, пульсирующие отрицательные аномалии изотопов углерода, сохранившиеся в стратиграфических записях. Это оставляет пробел в научном понимании.
Новое исследование проливает свет на происхождение T-OAE
Под руководством профессора Цзинь Чжицзюня из Китайской академии наук (CAS) и профессора Чжао Минъю из Института геологии и геофизики CAS международная исследовательская группа разработала глобальную биогеохимическую инверсионную модель. Эта инновационная модель явно связывает циклирование метана в трёх критически важных резервуарах: в отложениях, океане и атмосфере.
Интегрируя мультипрокси-геологические наборы данных с байесовской инверсионной структурой — статистическим инструментом, который уточняет прогнозы путём учёта неопределённости, — исследователи количественно оценили потоки парниковых газов и их изотопные сигнатуры в период T-OAE.
Результаты опровергают предыдущие предположения о движущих силах этого события. Модель демонстрирует, что крупномасштабные импульсы биогенного метана — метана, производимого в результате микробной активности, — были необходимы для воспроизведения пульсирующих аномалий изотопов углерода, наблюдаемых в геологических записях.
Масштаб этих импульсов поражает: каждый отдельный выброс метана превышал общий объём антропогенных выбросов углерода с начала промышленной революции. За весь период T-OAE общий объём углерода, выброшенного в результате этих импульсов метана, приблизился к объёму углерода, который в настоящее время хранится во всех мировых запасах нефти и газа.
Исследование также определяет условия, которые способствовали этому массовому микробному метаногенезу: снижение доступности сульфатов в океанах ранней юры и усиленное захоронение органического вещества. Оба фактора создали среду, в которой процветали метанообразующие микробы, усиливая выброс метана.
Выброс метана оказал каскадное воздействие на климат и экосистемы Земли. Мощный радиационный форсинг метана — его способность удерживать тепло в атмосфере — усилил глобальное потепление более чем на 2 °C во время этого события. Этот температурный скачок, в свою очередь, привёл к дальнейшему обескислороживанию океана, что является отличительной чертой T-OAE.
Значительно, эти климатические и океанографические изменения совпали с импульсами потери морского биоразнообразия, указывая на то, что эпизодический выброс метана действовал как критический фактор, вызывающий как климатическую нестабильность, так и вымирания во время этого события.
Это исследование подчёркивает пульсирующие выбросы биогенного метана как доминирующий фактор, контролирующий время и серьёзность T-OAE. Оно подчёркивает уязвимость системы Земли к быстрому выбросу углерода и климатическим изменениям, обусловленным обратной связью, предлагая ценный контекст для понимания нынешних и будущих климатических рисков.