Міжнародна команда вчених синхронізувала важливі геологічні кліматичні архіви Атлантичного та Тихого океанів з безпрецедентною точністю. Це дозволило дослідникам розшифрувати хронологічну послідовність подій протягом останнього мільйона років до вимирання динозаврів на межі крейди та палеогену . Вперше геохімічні дані показують, коли і як дві основні фази виверження вулканів, відомі як події повені базальту, вплинули на клімат та екосистеми в кінці маастрихтського періоду, 66-67 мільйонів років тому.
Протягом десятків тисяч і мільйонів років динаміка клімату на поверхні Землі визначається зовнішніми та внутрішніми процесами. З надр Землі як тепло, так і газ вивільняються на поверхню через вулканічні виверження. Ззовні квазіперіодичні зміни орбіти Землі контролюють кількість і розподіл тепла від сонця вздовж ліній довготи. Ці коливання, відомі як цикли Міланковича, визначають тривалість та інтенсивність сезонів на поверхні Землі. Саме взаємодія цих двох процесів, переплетених складними геохімічними взаємодіями, формує та регулює клімат на поверхні нашої планети.
«Ми використовуємо ритмічні зміни сонячної радіації, записані в геологічних даних, як метроном, щоб синхронізувати кліматичні архіви, тобто паралелізувати їх у хронологічному порядку. У нашому випадку це осадові керни з відкладень морського дна в Південній Атлантиці та Північно-Західній частині Тихого океану. Кліматичні архіви в дослідженні охоплюють останній мільйон років крейдяного періоду і зараз синхронізовані з точністю близько 5.000 років або менше. З геологічної точки зору, це лише мить ока, надзвичайно точна для відкладень, що утворилися 66 мільйонів років тому», — каже провідний автор Томас Вестергольд з MARUM – Центру морських екологічних наук Бременського університету. Ця синхронізація є важливою для розшифровки причинно-наслідкових зв’язків в історії Землі між різними регіонами. «Після того, як ми ідеально датували геологічні архіви, ми змогли побачити, що дві основні кліматичні та екологічні зміни відбулися одночасно в обох океанах. Однак тепер нам потрібно було знайти спосіб перевірити, чи пов’язані ці зміни взагалі з Деканськими трапами в Індії, які є свідченням тривалих і масштабних вивержень вулканів», — каже Вестергольд.
Деканські траппи з їхніми базальтовими утвореннями товщиною до двох кілометрів покривають великі території західної Індії. Цей масштабний вулканізм затопив цілі регіони та відомий геологам як «Велика магматична провінція». Протягом історії Землі ці утворення неодноразово спричиняли масові вимирання на поверхні Землі. Зараз дослідники вважають, що викид вулканічних газів, таких як вуглець і діоксид сірки, під час утворення базальту затоплення, ймовірно, відіграв вирішальну роль у цих подіях.
«Формування базальтів, що утворюються під час затоплення, та їх подальше вивітрювання залишають слід у хімічному складі океанів. Саме тому ми дослідили ізотопний склад осмію в відкладеннях Південної Атлантики та Північно-Західної частини Тихого океану. Вони повинні одночасно демонструвати однаковий осмієвий відбиток», — каже співавтор дослідження Джунічіро Курода з Токійського університету, Японія, який проводив геохімічні аналізи.
«На наш подив, ми виявили дві стадії у складі ізотопів осмію в обох океанах, які не тільки збігалися в обох океанах, але й співпадали з основними фазами виверження базальтів Деканських трапп у верхній крейді. Але ще більш дивним було те, що ці дві стадії мали різний вплив на навколишнє середовище, про що свідчать викопні залишки в керні бурових відходів», — каже Томас Вестергольд.
Спочатку нові дані було важко зрозуміти. Але геохімічне моделювання допомогло розкрити їхні секрети. «По-перше, кількість базальту, що вивергався під час повені, на ранній фазі вулканізму Деканських трапп, мабуть, була більшою, ніж передбачалося раніше. По-друге, дані та моделі показують, що виверження базальту, що вивергався під час повені, ймовірно, проходили різні фази, кожна з яких мала різний рівень викидів вуглецю та діоксиду сірки. Потім вони мали різний вплив на глобальну кліматичну систему та організми», — каже Дон Пенман (Університет штату Юта, США), який відповідає за геохімічне моделювання.
Згідно з новими відкриттями, видається правдоподібним, що на початку вулканізму Декан Трапп , який був незалежно датований 66 288 мільйонами років тому за допомогою радіоізотопного датування, початковий імпульс вивержень, багатих на сірку, спричинив навантаження на екосистему на місцевому рівні, а можливо, навіть на глобальному рівні.
Про MARUM
MARUM отримує фундаментальні наукові знання про роль океану та морського дна в системі Землі. Динаміка океану та морського дна, завдяки взаємодії геологічних, фізичних, біологічних та хімічних процесів, суттєво формує всю систему Землі. Це впливає на клімат та глобальний вуглецевий цикл, а також призводить до появи унікальних біологічних систем. MARUM прагне проводити фундаментальні та відкриті дослідження, діючи відповідально перед суспільством, на благо морського середовища та відповідно до Цілей сталого розвитку Організації Об'єднаних Націй. Вона публікує свої наукові дані гарантованої якості та робить їх вільно доступними. MARUM інформує громадськість про нові дані про морське середовище та надає практичні знання через діалог із суспільством. Співпраця MARUM з компаніями та галузевими партнерами здійснюється з дотриманням її мети захисту морського середовища.
Оригінальна публікація
Томас Вестергольд, Едоардо Далланаве, Дональд Пенман, Блер Шоне, Урсула Рель, Ніколаус Гуссоне, Джунічіро Курода: Орбітальні ритми Землі пов'язують час фаз вулканізму Деканських трапів та глобальну зміну клімату. Science Advance 2025. DOI:10.1126/sciadv.adr8584
