Океан «Земли-снежка» накопил огромные запасы метана

В конце неопротерозойской эры (примерно 1000 млн лет назад -- 542 млн лет назад) на нашей планете происходило множество важных и часто загадочных событий. В то время раскололся на части суперконтинент Родиния, а потом Землю полностью сковали льды (этот процесс описывает теория «Земля-снежок»). В то же время появились первые макроскопические животные – представители эдиакарской фауны, которые больше напоминали растения. Тогда же подскочил уровень кислорода в океане и в атмосфере и произошло событие, которое долгое время ученые не могли объяснить -- почему-то в карбонатных породах того времени отмечается резкое сокращение количества изотопов С¹³.

Выяснить причину этого скачка удалось профессору Кристиану Бьерраму (Christian Bjerrum) из Копенгагенского университета, и доктору Дону Кенфилду (Don E. Canfield) из Университета Южной Дании.

Откуда в океане оказалось столько углерода

«Датирование при помощи U-Pb-метода показывает, что эта аномалия случилась примерно 551 млн лет назад и длилась от одного до 10 млн лет. Концентрация изотопов С¹³ упала до неожиданно низких уровней», -- пишут авторы.

Чтобы раскрыть секрет аномалии и понять, что же послужило причиной этого падения, Бьерраму и Кенфилду необходимо было выяснить, откуда углерод поступал в океан. Таких источников могло быть два – активная вулканическая деятельность в районе срединно-океанических хребтов и осаждение на дно мертвой органики. Правда, в случае поступления углерода в результате вулканической деятельности в породах присутствовало бы большое количество серы. Но ее оказалось немного: «Наши исследования состава океанических пород показывают, что содержание сульфатов в океане было небольшим и значительно ниже, чем в современном океане», -- говорит Бьеррам. Это означает лишь одно – вулканы тогда играли вовсе не основную роль в поставке углерода. Значит, основной его источник – мертвая органика.

Метан замерзает и оттаивает

В условиях недостатка кислорода и низких температур органические вещества в океане разлагались не полностью, в результате выделялся метан. В обычных условиях метан представляет собой газ. Но на большой глубине при большом давлении и при низких температурах он образует с водой устойчивые комплексные соединения – клатраты (клатраты такого состава называют газогидратами). Когда температура стала повышаться, запустился процесс распада этих соединений с выделением газообразного метана. В итоге определенное количество метана попало и в атмосферу. А это сильный парниковый газ, из-за которого температура повысилась еще больше и лед начал таять еще быстрее.

«Модель, которую мы построили, показывает, что падение изотопов С¹³ связано с высвобождением метана из клатратов. Этот вывод имеет несколько следствий – аномалия длилась, скорее, два миллиона лет, а не десять. Температура должна была повыситься максимум на 10-15 градусов. Этот процесс также должен был сопровождаться повышенными концентрациями кислорода в атмосфере», - пишут ученые.

Подробное описание превращений углерода в неопротерозойскую эру можно прочитать в статье профессора Бьеррама и Канфилда «Towards a quantitative understanding of the late Neoproterozoic carbon cycle», которая опубликована в последнем номере журнала PNAS.