Глобальное потепление может привести к ледниковому периоду из-за сбоя в углеродном цикле

Учёные из Калифорнийского университета в Риверсайде выявили ранее неизвестный механизм в углеродном цикле Земли, который может привести к тому, что глобальное потепление «перекорректирует» климат и спровоцирует наступление ледникового периода.

Компьютерная симуляция эволюции климата Земли в течение 1 миллиона лет в ответ на внезапный выброс углекислого газа в атмосферу. Автор: Энди Риджуэлл/UCR

Традиционно считалось, что климат Земли стабилизируется медленной, но надёжной естественной системой — выветриванием горных пород. Дождь захватывает углекислый газ из воздуха, взаимодействует с обнажёнными породами (особенно силикатными, такими как гранит) и медленно растворяет их. Захваченный CO₂ вместе с растворённым кальцием попадает в океан, где образует раковины и известняковые рифы, «запирая» углерод на морском дне на сотни миллионов лет.

«Когда планета нагревается, породы выветриваются быстрее и поглощают больше CO₂, охлаждая планету обратно», — пояснил геолог Энди Риджуэлл, соавтор статьи, опубликованной в журнале Science.

Однако геологические данные указывают на то, что ледниковые периоды в прошлом Земли были настолько экстремальными, что вся поверхность планеты покрывалась снегом и льдом. Это означает, что одного лишь плавного регулирования температуры было недостаточно для объяснения таких событий.

Недостающим элементом головоломки оказалось захоронение углерода в океане. При росте уровня CO₂ в атмосфере и потеплении в море попадает больше питательных веществ, таких как фосфор. Это стимулирует рост планктона, который поглощает углекислый газ в процессе фотосинтеза. Отмирая, планктон опускается на морское дно, унося с собой углерод.

Проблема в том, что в более тёплом мире с активным ростом водорослей океаны теряют кислород, что приводит к рециркуляции фосфора вместо его захоронения. Возникает петля обратной связи: больше питательных веществ → больше планктона → больше разложения → меньше кислорода → ещё больше рециркуляции питательных веществ. При этом огромные объёмы углерода захораниваются, и Земля охлаждается.

Эта система не стабилизирует климат плавно, а, напротив, вызывает «перерегулирование», охлаждая планету значительно сильнее исходного уровня. Согласно компьютерной модели исследования, это может запустить ледниковый период.

«Летом вы устанавливаете термостат на 25-26°C. Когда днём температура на улице растёт, кондиционер удаляет избыточное тепло, пока температура в комнате не опустится до заданного значения, и затем отключается», — привёл аналогию Риджуэлл.

По его словам, «термостат» Земли не сломан, но, возможно, находится не в той же комнате, что и кондиционер, что приводит к неравномерной работе. В исследовании показано, что более низкое содержание кислорода в атмосфере в геологическом прошлом делало этот «термостат» гораздо более нестабильным, что и объясняет древние экстремальные оледенения.

Модель авторов предсказывает, что по мере того, как человечество продолжает добавлять CO₂ в атмосферу, в краткосрочной перспективе планета будет нагреваться, но затем последует фаза «переохлаждения». Однако следующий такой эпизод, вероятно, будет мягче, поскольку в современной атмосфере больше кислорода, чем в далёком прошлом, что ослабляет питательную обратную связь.

«Как если бы термостат разместили ближе к кондиционеру», — добавил Риджуэлл.

Тем не менее, этого может быть достаточно, чтобы приблизить начало следующего ледникового периода.

«В конечном счёте, имеет ли большое значение, наступит ли следующий ледниковый период через 50, 100 или 200 тысяч лет?» — задаётся вопросом учёный. — «Сейчас нам нужно сосредоточиться на ограничении текущего потепления. То, что Земля в конечном итоге остынет, каким бы неустойчивым ни был этот путь, произойдёт недостаточно быстро, чтобы помочь нам в этой жизни».

Больше информации: Dominik Hülse et al, Instability in the geological regulation of Earth's climate, Science (2025). DOI: 10.1126/science.adh7730. www.science.org/doi/10.1126/science.adh7730

Источник: University of California - Riverside