როგორ არეგულირებდა დედამიწა საკუთარ კლიმატს მილიონობით წლის განმავლობაში — კვლევა
ფოტო: oqfoundation.org
დედამიწას ბუნებრივი თერმოსტატი აქვს, რომელიც პლანეტაზე სიცოცხლისთვის ხელსაყრელ პირობებს, ას მილიონზე მეტი წლის განმავლობაში ინარჩუნებს. მეცნიერებს მისი მუშაობის პრინციპის სრულად ახსნა უჭირდათ, თუმცა ახალი კვლევა ფოსფატის ხელმისაწვდომობასა და ზღვის დონეს შორის არსებულ გამოტოვებულ რგოლს ავლენს. ტემპერატურას გავლენა პოლარული ყინულის საფარის ზომასა და ზღვის დონეზე ჰქონდა. ზღვის დონის ცვლილებები ამ ნუტრიენტის ხელმისაწვდომობას განაპირობებდა და ოკეანეში ჩამარხული ნახშირბადის რაოდენობას აკონტროლებდა, რაც, თავის მხრივ, არეგულირებს, რამდენი ნახშირორჟანგი რჩება ატმოსფეროში და რამდენად თბება ან გრილდება პლანეტა.
კვლევა ჟურნალ Proceedings of the National Academy of Sciences-ში გამოქვეყნდა და ბოლო 60 მილიონ წელს მოიცავს. მკვლევრები ხსნიან, როგორ განსაზღვრავდა ზღვის დონისა და ოკეანის ჟანგბადის რყევა ორ რამეს: რამდენი ფოსფატი იყო ხელმისაწვდომი ოკეანეში და რამდენი ნახშირორჟანგი გროვდებოდა ატმოსფეროში.
"ჩვენ ვიცით, რომ ბოლო 60 მილიონი წლის განმავლობაში, დედამიწის გაგრილებასთან ერთად, ატმოსფერული ნახშირორჟანგის დონე მნიშვნელოვნად შემცირდა, თუმცა იმის შესახებ, სად მიდიოდა ეს ნახშირბადი, ძალიან ცოტა რამ გვესმოდა", — ამბობს კვლევის მთავარი ავტორი და ოქსფორდის უნივერსიტეტის დედამიწის შემსწავლელი მეცნიერებების პროფესორი, როს რიკაბი — "ჩვენი შედეგები მიუთითებს, რომ საზღვაო დანალექებში ორგანული ნახშირბადის გაძლიერებულმა ჩამარხვამ იმაზე ბევრად უფრო მნიშვნელოვანი როლი ითამაშა, ვიდრე აქამდე მიიჩნეოდა".
კვლევის მთავარი საგანი ფოსფორია, კერძოდ კი ფოსფატი, საზღვაო სიცოცხლისთვის აუცილებელი ნუტრიენტი, რომელსაც მკვლევრები თავსატეხის აქამდე "უხილავ" ნაწილად აღწერენ. როდესაც ზღვის დონე მაღალი იყო, ფართო კონტინენტური შელფები ფოსფატს თავთხელ დანალექებში ეფექტიანად აკავებდა, რის გამოც ღია ოკეანე ამ ნუტრიენტის ნაკლებობას განიცდიდა. ფოსფატის სიმცირის პირობებში, საზღვაო პროდუქტიულობა დაეცა, ზღვის ფსკერზე ნაკლები ორგანული ნახშირბადი დაიმარხა და ოკეანე ჟანგბადით კარგად გაჯერდა, ამავდროულად კი ატმოსფეროში ნახშირორჟანგი დაგროვდა.
ზღვის დონის დაწევასთან ერთად, ეს დინამიკა შეიცვალა. შემცირებულმა შელფებმა წყალში მეტი ფოსფატი გამოათავისუფლა, რამაც საზღვაო სიცოცხლის აყვავებას ხელი შეუწყო. როდესაც ეს ორგანული ნივთიერებები იძირებოდა და იშლებოდა, ისინი წყლიდან ჟანგბადს შთანთქავდა, სანამ დაბალი ჟანგბადის შემცველობის ზონები არ გაჩნდა. როდესაც დაბალი ჟანგბადის მქონე ზონები გაფართოვდა და ნახშირბადით მდიდარ შელფურ დანალექებს შეეხო, უკუკავშირის ციკლი ამოქმედდა, სადაც ჟანგბადით ღარიბი პირობები დანალექებიდან მეტი ფოსფატის გამოყოფას იწვევდა, რაც ორგანული ნახშირბადის კიდევ უფრო მეტად ჩამარხვას უწყობდა ხელს და ატმოსფეროდან CO₂-ს შთანთქავდა.
"ჩვენმა თანაავტორმა, კრისტიან ბიერუმმა, ზღვის დონეს, ოკეანის ჟანგბადსა და ფოსფატს შორის კავშირი კომპიუტერული მოდელის მეშვეობით ორი ათწლეულის წინ შეისწავლა", — ამბობს კვლევის თანაავტორი, დედამიწისა და გარემოს შემსწავლელი მეცნიერებების პროფესორი, ზუნლი ლუ — "ჩვენ საბოლოოდ ის გეოლოგიური მონაცემები შევკრიბეთ, რომლებიც ამ ჰიპოთეზის შესამოწმებლად იყო საჭირო".
მკვლევრებმა ზღვის დონის "ოქროს შუალედი" აღმოაჩინეს, თანამედროვე ზღვის დონიდან დაახლოებით 10-40 მეტრით მაღლა, სადაც ეს უკუკავშირი ყველაზე მძლავრი იყო. ამ დიაპაზონში ჟანგბადის მინიმუმის ზონები კონტინენტური შელფის ორგანული ნივთიერებებით მდიდარ დანალექებს ზუსტად ემთხვეოდა, რაც თითო ჯერზე მილიონობით წლის განმავლობაში ნახშირბადის ჩამარხვას მაქსიმალურად ზრდიდა. გუნდმა ეს კანონზომიერებები 60 მილიონი წლის გეოლოგიურ მონაცემებს შეადარა, მათ შორის ნახშირბადის იზოტოპების ჩანაწერებს, ღრმა ზღვის დანალექებში ფოსფორის დაგროვების მაჩვენებლებსა და იოდისა და კალციუმის თანაფარდობის ახალ, არაპირდაპირ მეთოდს, რომელიც წარსულში ოკეანის ჟანგბადის დონის აღსადგენად შეიქმნა.
ლუს ლაბორატორიამ იოდისა და კალციუმის გაზომვები ჩაატარა. ეს მეთოდი ზღვის ფსკერის დანალექებში შემონახული მიკროსკოპული საზღვაო ორგანიზმების, ანუ უძველესი ფორამინიფერების, ქიმიურ შემადგენლობას იყენებს. ამის მეშვეობით მკვლევრები უძველესი წყლის ჟანგბადის პირობებს აღადგენენ. ნიმუშები სირაკუზის უნივერსიტეტში, ეროვნული სამეცნიერო ფონდის დაფინანსებით, მას-სპექტრომეტრის გამოყენებით გაანალიზდა.
ეოცენის ეპოქა, რომელიც დაახლოებით 56-დან 34 მილიონი წლის წინანდელ პერიოდს მოიცავს, გამოირჩევა იმით, რომ ამ დროს ნახშირბადის ჩამარხვის მექანიზმი ფაქტობრივად გამორთული იყო. ამ დროს ზღვის დონე ყველაზე მაღალი, შელფები კი დატბორილი იყო, ფოსფატი ეფექტიანად იმარხებოდა თავთხელ დანალექებში და ოკეანე უხვად იყო გაჯერებული ჟანგბადით. უკუკავშირის ციკლის გარეშე, ნახშირბადი ატმოსფეროში გროვდებოდა და პლანეტა თბილი რჩებოდა.
კვლევის მიხედვით, დროთა განმავლობაში ოკეანეში ჟანგბადით ნაკლები ზონები სულ უფრო ღრმავდებოდა, რის გამოც ნახშირბადის ჩამარხვის ზონაც თანდათან იკუმშებოდა. ატმოსფეროში ჟანგბადისა და ნახშირორჟანგის დონე ეტაპობრივად სწორედ ამ პროცესმა დაასტაბილურა. შედეგად, ნახშირბადის ჩამარხვასა და ატმოსფეროში მის დაგროვებას შორის რყევა შემცირდა, რამაც დედამიწის კლიმატი უფრო სტაბილური გახადა.
კომენტარები