Вчені виявили геологічну щілину віком 34 мільйони років

Дослідження Стенфордського університету ставить під сумнів очікування великих відкладень осаду внаслідок зміни клімату 34-мільйонної давності, виявивши натомість глобальну модель ерозії. Це відкриття дає змогу зрозуміти вплив зміни клімату на осадові системи.

Згідно з широко цитованими звичайними моделями, похолодання та значне падіння рівня моря приблизно 34 мільйони років тому повинні були призвести до широкомасштабної ерозії континенту та відкладення гігантської кількості піщаного матеріалу на дні океану. Зрештою, це був один із найрізкіших кліматичних змін на Землі з часів загибелі динозаврів.

З усім тим, новий Стенфордський огляд сотень досліджень, проведених десятиліттями, показує, що на околицях усіх семи континентів майже не було знайдено осадових відкладень, що датуються цим переходом. Відкриття цієї глобально великої прогалини в геологічному літописі нещодавно було опубліковано в Earth-Science Reviews.

«Результати змусили нас задуматися, «куди подівся весь осад?», — сказав старший автор дослідження Стефан Грем, професор Welton Joseph і Maud L’Anphere Crook у Стенфордській школі сталого розвитку Доерр. «Відповідь на це запитання допоможе нам отримати краще фундаментальне розуміння функціонування осадових систем і того, як кліматичні зміни впливають на глибоководні осадові відкладення».

Геологічна прогалина пропонує свіже уявлення про відкладення опадів і процеси ерозії, а також про ширші сигнали навколишнього середовища від різкої зміни клімату, що може допомогти дослідникам краще зрозуміти жахливість сучасної зміни клімату.

«Вперше ми глобально подивилися на недостатньо вивчену реакцію найбільших систем переміщення маси осадів на планеті під час екстремального переходу еоцену-олігоцену», — сказав провідний автор дослідження Зак Бертон, доктор філософії 2020 р. зараз доцент кафедри наук про Землю в Університеті штату Монтана.

Тім Макхарг, ад’юнкт-професор наук про Землю та планети в Стенфорді, також є співавтором дослідження.

Від теплиці до льодовика

У еоцен-олігоценовий період Земля зазнала глибокого планетарного охолодження. В Антарктиді, яка раніше була вільною від льоду, з’явилися гігантські крижані покриви, глобальний рівень моря впав, а суша та морське життя зазнали серйозного вимирання.

До цього, на початку еоцену, який тривав приблизно від 56 мільйонів до 34 мільйонів років тому, Земля мала найтепліші температури та найвищий рівень моря з того часу, як динозаври ходили по Землі понад 66 мільйонів років тому, згідно з кліматичними даними.

Бертон і його колеги спочатку зосередилися на вивченні впливу умов раннього еоцену на системи глибоководних відкладень. Результати дослідження, опублікованого в Nature Scientific Reports у 2023 році, виявили численні піщані відкладення в океанських басейнах уздовж континентальних окраїн Землі. Дослідницька група пояснює це збільшення відкладень головним чином посиленням кліматичних і погодних умов, які посилюють ерозію землі. Їхня цікавість викликала хвилю, тому Бертон і його колеги розширили дослідження до пізнього еоцену та раннього олігоцену, коли Земля раптово перейшла від «тепличного» та «парникового» клімату до протилежного, клімату «льодовика».

Для нового дослідження дослідники старанно вивчали наукову та технічну літературу, яка документує стародавні осадові відкладення на глибині кількох кілометрів під морським дном, досліджуючи дослідження, опубліковані впродовж останнього десятиліття до понад століття тому. Література включала дослідження морських нафтових і газових бурів, дослідження відслонень гірських порід на суші та навіть інтерпретацію сейсмічних даних для визначення характеристик еоцен-олігоценових відкладень. Загалом було включено трохи більше сотні географічних місць у всьому світі, окреслюючи кожен континентальний масив суші.

Хоча метод дослідження літератури сам по собі не є новим, масштаб такого підходу, який став можливим завдяки величезним онлайн-базам даних, може виявитися дуже яскравим, сказав Грем. «У геологічному минулому могли бути й інші подібні події, які вимагали б уважнішого дослідження, — сказав Грем, — і для цього можна почати з того, що ми робили, — з дійсно ретельного вивчення глобальної геологічної літератури щодо певних підозрілих періодів. вчасно».

«Справжній процес переоцінки, повторного дослідження та повторного аналізу літератури, яка в деяких випадках видавалася десятиліттями, є складним, але може бути дуже плідним», — сказав Бертон. «Метод може призвести до захоплюючих і несподіваних знахідок, як ми змогли зробити тут».

Зовсім неочікувано

У міру того, як Бертон і його колеги вивчали зібрані дані, вони все більше спантеличувалися явним непоявою осадових відкладень.

«Ми не бачили рясних піщаних відкладень, як у нашому дослідженні теплого клімату раннього еоцену», — сказав Бертон. «Замість цього ми побачили, що помітні, широко поширені ерозійні невідповідності – іншими словами, прогалини в літописі гірських порід – розвинулися під час екстремального кліматичного похолодання та океанографічних змін еоцену-олігоцену».

Дослідники пропонують кілька теорій про те, чому сталася ця відсутність відкладень. Сильні океанські придонні течії, викликані температурою та солоністю води, могли бути викликані або посилені значною зміною клімату, потенційно розмиваючи дно океану та змітаючи осад, що стікав з континентів. Тим часом механізми континентальних шельфів, оголених падінням рівня моря, могли дозволити відкладенням повністю обійти ближчі осадові басейни, відправляючи відкладення набагато далі на безодню океанічного дна. Більше регіонально обмежені процеси, такі як льодовикова ерозія навколо Антарктиди, ймовірно, також зіграли свою роль.

Які б механізми не працювали, вони спільно створювали подібні сцени ерозії в океанічних басейнах навколо кожного континенту. Ця повсюдність вказує на те, що дослідники називають глобальним контролем, тобто глибокі кліматичні зміни відчувалися всюди, від найвищих масивів суші до найглибших вод.

Таким чином, раптова кліматична подія на межі еоцену та олігоцену та її нещодавно спостережувані суттєві наслідки вздовж континентальних окраїн могли б допомогти дослідникам краще зрозуміти глобальну жахливість сучасної зміни клімату, що розгортається. Незважаючи на те, що кліматичні зміни, спричинені діяльністю людини за останні кілька століть, наразі значно менші за загальним масштабом порівняно з переходом еоцен-олігоцен, вони відбуваються тривожно швидшими темпами, кажуть дослідники Стенфордського університету.

«Наші висновки можуть допомогти поінформувати нас про радикальні зміни, які можуть статися на поверхні Землі в умовах швидкої зміни клімату», — сказав Грем. «Геологічне минуле визначає сьогодення, а особливо майбутнє».