Земля

Встановлена причина глобальних зледенінь

Глобальні льодовикові періоди в історії Землі наступали, коли рівень сонячного випромінювання різко змінювався протягом короткого, за геологічними мірками, періоду, з’ясували американські вчені. Їх роботу опублікував журнал Proceedings of the Royal Society A.

В історії Землі були як мінімум два періоди — палеопротерозой 2,4-2,1 мільярда років тому і в неопротерозой 850-630 мільйонів років тому, коли вся поверхня планети покривалася льодом. Із закінченням другого періоду часу пов’язаний різкий розквіт складного багатоклітинного життя на Землі. Тому не тільки геологи, але і планетологи, вивчають екзопланети, що лежать в жилих зонах, шукають причини, які можуть викликати глобальні зледеніння.

Вчені з Массачусетського технологічного інституту розглянули кілька сценаріїв, в яких головними драйверами загального похолодання розглядалися рівні сонячного світла, який надходить до поверхні,  і вуглекислого газу в атмосфері.

У планети є свої внутрішні механізми регулювання цих параметрів, тому, на думку дослідників, щоб подолати критичний поріг будь-якої з них, події повинні розвиватися дуже швидко, що є найважливішим фактором швидкості кліматичних змін.

Автори вважають, що різке зниження сонячної радіації, яке досягає поверхні, могло бути пов’язано з масовим виверженням вулканів або утворенням біологічно індукованих хмар, що блокують сонячне світло. І в тому і в іншому випадку відбувається охолодження планети й розширення зони льодів.

Після цього включається позитивний зворотний зв’язок: чим більша площа льодів, тим більше альбедо — відбивна здатність поверхні Землі, і тим більше сонячних променів відбивається, не нагріваючи планету. Процес охолодження прискорюється до тих пір, поки лід не покриває всю планету.

Але будь-які глобальні льодовикові періоди на Землі мають тимчасовий характер через існування вуглецевого циклу. Коли планета не покрита льодом, рівні вуглекислого газу в атмосфері до якоїсь міри контролюються вивітрюванням гірських порід. Коли планета покрита льодом, вивітрювання значно зменшується, і вуглекислий газ накопичується в атмосфері, створюючи парниковий ефект, який в кінцевому підсумку виводить планету з льодовикового періоду.

Дослідники розробили просту математичну модель кліматичної системи Землі, яка включає рівняння відносин між вхідної та вихідної сонячною радіацією, температурою поверхні Землі, концентрацією вуглекислого газу в атмосфері і наслідками вивітрювання.

Виявилося, що для перетворення планети в «сніжок» швидкість зменшення надходження сонячного випромінювання — більш важливий параметр, ніж величина його потоку. За оцінками авторів, Земля повинна випробувати приблизно двопроцентне падіння вхідного сонячного світла протягом десяти тисяч років, щоб повернутися в глобальний льодовиковий період.

Вчені думають, що їхні висновки можна поширити і на екзопланети, що знаходяться в потенційно населеній зоні. Вони також можуть покритися льодом, якщо різко знизиться рівень випромінювання від зірки.

«У вас може бути планета, яка знаходиться в межах класичної жилої зони, але якщо вхідне сонячне світло міняється занадто швидко, ви можете отримати планету-«сніжок», — наводяться в прес-релізі інституту слова першого автора дослідження Костянтина Арншайдта (Constantin Arnscheidt), аспіранта факультету наук про Землю, атмосфери і планети. — Це вказує на те, що в концепції населеності набагато більше нюансів».

На думку авторів, формування снігових планет залежить від балансу між вхідним сонячним світлом, зворотним зв’язком крижаного альбедо і глобальним вуглецевим циклом. Вчені планують продовжити свої дослідження, щоб точніше визначити критичні значення для кожного з цих параметрів.

Натхнення: earth-chronicles.ru

Кнопка «Наверх»
Закрыть