Каталог Минералов
 
Новости / Планета Земля / Колебания концентрации кальция в океане

обсудить на форуме



20.06.2009

Колебания концентрации кальция в океане


Концентрация кальция в океане не всегда менялась плавно. Океанологам удалось зафиксировать глобальные падения и всплески, которые подтвердили даты мощных климатических изменений.

Программа глубоководного бурения позволила узнать новые подробности о климатических изменениях на Земле. Уникальные исследования по изучению концентрации изотопов кальция в океанической коре провели Элизабет Гриффит, Адина Пайтан, Кен Калдейра, а также Элен и Томас Вуллен из Калифорнийского университета.

Доктор Гриффит рассказала: «Нам удалось обнаружить, что океаническая система намного более чувствительна к изменению климата, чем считалось раньше. Мы думали, что концентрация кальция как основного элемента морской воды менялась плавно и постепенно в течение многих миллионов лет. Но наши исследования полностью опровергли этот факт. Нам удалось выявить огромные колебания в значении изотопов кальция за период 28 млн лет».

Кальций играет заметную роль в регуляции климата Земли. Дно всех океанов мира покрыто отложениями карбонатов кальция, из которого состоят скелеты морских организмов. Они накапливаются на океаническом дне в течение многих миллионов лет. Углерод захватывается живыми организмами, кальций же в виде растворимых соединений поступает в океан со стоком рек. За геологическую историю Земли образовались такие огромные отложения карбонатов, что они стали самым большим запасом углерода на планете. Этот углеродный цикл связывает все оболочки Земли -- атмосферу, гидросферу, биосферу и литосферу. Соответственно, отложения карбонатов прямо связаны с глобальным циклом углерода, влияющим на климат Земли.

Еще одна важная роль кальция в океанической воде -- влияние на кислотность. Все живые организмы очень чувствительны к значению кислотности воды. Увеличение кислотности приводит к гибели многих живых организмов, особенно кораллов. Карбонат кальция играет стабилизирующую роль, он связывает лишние ионы водорода и переходит в растворимую форму -- гидрокарбонат. Равновесие это динамическое, поэтому и слишком щелочной морская вода не становится -- кальций снова переходит в нерастворимую форму карбоната, выбрасывая недостающие протоны в океан.

Такое равновесие делает почти невозможным исторический анализ содержания кальция в воде. Однако океанологи нашли способ. Они анализировали баритовые керны, которые выбуривали в рамках программы глубоководного бурения около черных курильщиков в центральной части Тихого океана. Барит (BaSO4) -- минерал неорганического происхождения, он выбрасывается в виде ионов бария и сернокислого остатка. Так что на скорость осаждения кальцийсодержащих минералов его количество не влияет. При этом ни кислотность воды, ни температура никак на него не действуют. И если барит покрывает собой карбонат кальция, то в итоге получаются эдакие консервы, по которым уже можно достоверно судить о содержании кальция в морской воде в данное время.

Таким способом ученые узнали, что происходило с морским кальцием за последние 28 млн лет. Например, огромный пик, превышающий современную концентрацию кальция в два раза, зафиксирован в слое, сформировавшемся примерно 4 млн лет назад. Ученые связывают этот факт с достаточно теплым и влажным климатом, преобладавшим на большей части Земли в то время. Многочисленные дожди, вероятно, способствовали выносу веществ, в том числе и кальция, реками. А сток рек, богатых кальцием, увеличил концентрацию этого элемента в океане.

Огромное понижение концентрации изотопов кальция, до 0,8 промилле, происходило более 13 млн лет назад, в середине миоцена. Тогда концентрация кальция снизилась в два с половиной раза по сравнению с современной. Середина миоцена -- один из самых крупных в истории Земли периодов климатических изменений. Ученые предполагают, что снижение концентрации изотопов кальция было связано с переходом климата от потепления к похолоданию, когда Антарктический ледяной щит значительно увеличился в объеме. Огромная масса воды оказалась скованной льдом, что привело к падению уровня океана. Кроме того, в результате похолодания изменились процессы выветривания. Это повлияло на химический состав воды рек, которую они несли в океан. А это изменило биологию и химию океана.

В настоящее время концентрация кальция в океане определяется балансом между попаданием кальция со стоком рек и выносом в результате образования карбонатов, количеством биомассы океана и процессами в океанической коре.

Исследование ученых из Калифорнийского университета показало, что биогеохимические циклы не являются стабильными, как считалось раньше. Поэтому в вопросах изучения глобальных изменений мы должны учитывать, насколько чутко океан реагирует на все изменения, особенно на изменение климата.

Результаты исследований опубликованы в журнале Science 12 декабря 2008 года.

Текст: Анна Говорова



Читайте новости Каталога Минералов на Яндекс
обсудить на форуме



новости из рубрики Планета Земля
  • 29.05.2025 Установлен источник влаги для озера в Сахаре
    Путем анализа климатических данных за первые 2 десятилетия текущего века ученые выяснили, что озеро Себха-эль-Мелах на северо-западе Сахары периодически заполняется штормами из Атлантического океана, а не муссонными дождями с юга, как предполагалось. Это раскрывает потенциальное влияние данных процессов на регион в прошлом и будущем. »»»

  • 29.05.2025 Изучена первичная земная кора
    Путем моделирования ученые подтвердили формирование первичной земной коры механизмом дифференциации исходного расплава и установили, что она характеризовалась неоднородностью, проявляемой по аномалиям неодима-142, и могла стать исходным материалом для формирования архейских пород. »»»

  • 26.05.2025 Вулканизм создал условия для формирования современной атмосферы
    Путем моделирования ученые выяснили, что масштабные проявления вулканизма в конце архея приводили к повышению парникового эффекта за счет насыщения атмосферы углекислым газом, который интенсифицировал выветривание на молодых континентах. Высвободившиеся биогенные элементы с поверхностным стоком поступали в океан, способствуя распространению фотосинтезирующих микроорганизмов и, следовательно, росту концентрации кислорода. После прекращения вулканизма ресурсы быстро истощались выросшими популяциями, что вело к их сокращению. Это объясняет скачки концентрации кислорода в атмосфере до кислородной катастрофы. »»»

  • 22.05.2025 Открыт новый тип почвенных микроорганизмов
    По результатам изучения Критической зоны Земли в США и Китае в глубоких слоях почв обнаружены микроорганизмы CSP1-3. Анализ ДНК показал, что они произошли от древних микроорганизмов, обитавших в водах гидротермальных источников. CSP1-3 выполняют ключевую роль в фильтрации воды, осуществляя переработку содержащихся в ней углерода и азота. »»»

  • 22.05.2025 Изучены последствия отсутствия Ла-Нинья
    Предполагается, что в условиях наступившей нейтральной фазы ENSO вместо Ла-Нинья это лето будет жарким, и возрастет ураганная активность в Атлантике. »»»

  • 21.05.2025 Зафиксировано сокращение продолжительности зимы в Арктике
    По результатам анализа мониторинговых данных арктических метеостанций за последние десятилетия ученые выяснили, что в данном регионе смещаются временные границы зимы, и сокращается ее общая продолжительность. Причем эти изменения проявляются неравномерно. Они согласуются с глобальными тенденциями потепления и отражают региональные особенности трансформации климата. »»»

  • 20.05.2025 Испытан новый метод анализа минерального состава пород и определения органики на примере пещер
    Ученые с использованием ультрафиолетовых ламп и портативного спектрометра изучили пещеру Винд. По результатам раскрыт новый механизм ее образования. »»»

  • 16.05.2025 Определена самая северная точка суши
    Статус самой северной точки суши был возвращен острову Inuit Qeqertaat, который являлся ей до 1978 г. Обнаруженные позже объекты, претендовавшие на это звание, оказались айсбергами. »»»

  • 15.05.2025 Полярные морские льды продолжают деградировать
    Прошедшей зимой зафиксировано минимальное значение глобальной площади морского льда. Оно стало результатом минимального уровня морского арктического ледового покрова и второго наименьшего значения для Антарктики. »»»

  • 12.05.2025 Обнаружен новый источник парникового газа
    Ученые выяснили, что закись азота формируется в поверхностных водах путем абиотического процесса фотохемоденитрификации. Причем он происходит более интенсивно, чем считавшаяся основным источником данного газа микробная нитрификация. »»»




  • Моя коллекция
  • Добавить образец
  • Добавить месторождение
  • Предложить новость
  • Управление рассылкой
  • Профайл