Сернокислые соли в океане управляли колебаниями климата Земли

Колебания в концентрации сернокислых солей в водах мирового океана оказались важным фактором в изменениях климата в прошлом нашей планеты - повышение доли этих веществ приводило к глобальному похолоданию, а низкое их содержание в морской воде сопровождалось потеплением, говорится в статье, опубликованной в журнале Science. "Когда Индия и Евразия столкнулись, вскрылись древние залежи солей и их содержимое попало в океан, радикально изменив химический состав его вод. Данное событие привело к "смерти" эоцена - самой теплой эпохи современной кайнозойской эры, и стало причиной перехода от парникового к современному "ледниковому" климату", - заявила один из авторов статьи Адина Пайтан (Adina Paytan) из университета штата Калифорния в городе Санта-Крус (США).

Пайтан и ее коллега Ульрих Вортманн (Ulrich Wortmann) из университета Торонто (Канада) изучили химический состав воды в древних океанах, проанализировав химический состав включений жидкости в отложениях морской соли, сформировавшихся за последние 130 миллионов лет.Как объясняют ученые, доля сернокислых солей - сульфатов - в морской воде до настоящего времени считалась относительно постоянной. Это связывалось с тем, что атмосферная концентрация кислорода - основного окислителя серы - оставалась постоянной на протяжении последних 580 миллионов лет. Вортманн и Пайтан проверили, так ли это на самом деле, вычислив долю солей серы внутри микроскопических капель воды внутри отложений морской соли, сформировавшиеся в конце эры динозавров, меловом периоде, и в современную геологическую эру - кайнозой. 

Оказалось, что концентрация сернокислых солей в мировом океане колебалась достаточно сильно за последние 130 миллионов лет. К примеру, доля солей серы в океане достигла исторического минимума - 5 миллимоль на литр - в начале мелового периода, 120 миллионов лет назад и продолжалась до первой половины эоцена, 47 миллионов лет назад. Для сравнения, вода современных океанов содержит в 5,5 раз больше сульфатов - 28 миллимоль на литр. В эоцене доля солей серы резко повысилась, достигнув почти современных значений - 24 миллимоль на литр.

Ученые попытались понять причины столь сильных колебаний в концентрации сульфатов, построив модель глобальной циркуляции соединений серы в атмосфере и океане. Как выяснили ученые, резкое падение концентрации сульфата в начале мелового периода было связано с формированием южной части Атлантического океана в аптскую эпоху, примерно 120-110 миллионов лет назад. Это предположение подкрепляется реально существующими отложениями морской соли и других осадочных минералов на берегах Бразилии и Анголы. Океаны просуществовали в таком виде примерно 70 миллионов лет. В середине эоцена произошел крупный геологический катаклизм - Евразия столкнулась с Индией, медленно "дрейфовавшей" от Африки к Азии с конца мелового периода. По словам ученых, столкновение двух литосферных плит привело к растворению в море огромных запасов гипса и ангидрида, захороненных на побережье Азии от Омана до зарождения многоклеточной жизни, в неопротерозойскую эпоху, примерно 540 миллионов лет назад. Появление дополнительных порций сульфатов привело к резкой активизации бактерий, питающихся метаном, одним из основных парниковых газов. В меловом периоде и начале кайнозоя эти микробы находились на "голодном пайке", так как им не хватало ионов SO4 для активного окисления метана. По словам ученых, повышение концентрации сернокислых солей в середине эоцена позволило бактериям значительно снизить долю парникового газа в воде океанов и в атмосфере. Это привело к похолоданию и переходу от "парникового" климата к современному ледниковому режиму. Как утверждают авторы статьи, данный вывод хорошо подкрепляется крупными залежами углеводов в осадочных породах этой эпохи на дне Индийского океана.