Природа играет с нами злую шутку: глобальное потепление может закончиться ледниковой эпохой

Новое моделирование учёных из Калифорнийского университета в Риверсайде показывает парадоксальный сценарий: глобальное потепление при определённых условиях может привести к длительному похолоданию, сопоставимому с ледниковым периодом. Исследование, опубликованное в Science, предлагает новое объяснение того, как Земля регулирует свой климат — и почему эта регуляция не всегда стабильна.

Когда потепление ведёт к холоду

Обычно климатологи объясняют долгосрочную стабильность климата Земли силикатным выветриванием: чем теплее становится, тем быстрее разрушаются породы, связывая углекислый газ (CO₂) и тем самым охлаждая планету. Этот "геологический термостат" поддерживает баланс на протяжении миллионов лет.

Однако команда под руководством Энди Риджвелла и Гэбриела Филиппелли показала, что существует другой, более чувствительный регулятор — захоронение органического углерода. Когда потепление усиливает выветривание и вынос питательных веществ (в первую очередь фосфора) в океаны, это вызывает вспышку роста микроскопических морских организмов. После гибели они оседают на дно, и часть органики оказывается изолированной от атмосферы. В условиях дефицита кислорода такая органика почти не разлагается, запирая углерод на сотни тысяч лет.

"Мы обнаружили, что термостат выветривания силиката может быть "вытеснен” термостатом органического углерода, который берёт управление климатом на себя", — пояснили авторы.

Эта быстрая биологическая обратная связь может "перехолодить” планету - температура опускается ниже исходной, а глобальный климат становится холоднее, чем до начала потепления.

Эксперимент: 25 сценариев и неожиданный результат

Учёные использовали модель cGENIE Earth System Model и протестировали 25 различных комбинаций параметров: от содержания кислорода до химического состава океанов. Они ввели в атмосферу эквивалент 10 000 миллиардов тонн углерода - масштаб, сравнимый с крупнейшими геологическими катастрофами вроде палеоцен-эоценового термического максимума (56 млн лет назад).

Результат оказался неожиданным. После короткой фазы потепления (на несколько градусов) система начала резко остывать — местами более чем на 6°C, что сопоставимо с разницей между современным климатом и последним ледниковым максимумом.

"В некоторых сценариях переохлаждение сохранялось более 100 000 лет после выбросов", — отмечают исследователи.

Наибольшее охлаждение наблюдалось при средних концентрациях кислорода - не слишком высоких, чтобы полностью окислять органику, и не слишком низких, чтобы блокировать её накопление.

Таблица "Сравнение"

Климатические регуляторы Земли: два термостата

Как работает "эффект снежного кома"

Механизм переохлаждения помогает объяснить загадочные периоды глобальных оледенений в истории Земли, включая феномен "Земли-снежка" сотни миллионов лет назад. Резкое падение температуры совпадало с периодами изменения уровня кислорода в атмосфере и океане — во времена Великой оксигенации (2,5 млрд лет назад) и позднедокембрийского повышения кислорода.

Исследование предполагает, что именно органическая обратная связь могла запускать эти ледниковые фазы, когда морская биота "перестаралась" с удалением углерода.

"Быстрые обратные связи с участием органического вещества не только восстанавливают систему после возмущений, но и создают неожиданную климатическую нестабильность", — говорится в статье.

Ошибка → Последствие → Альтернатива

• Ошибка: считать силикатное выветривание единственным "термостатом" Земли.
  Последствие: недооценка биологических процессов в климатических циклах.
  Альтернатива: учитывать влияние органического углерода и уровня кислорода как ключевых переменных.

• Ошибка: трактовать потепление как линейный процесс.
  Последствие: упущение потенциальных фаз переохлаждения.
  Альтернатива: использовать комплексные Earth System модели с биогеохимическими обратными связями.

А что если…

А что если современные тенденции потепления тоже могут запустить аналогичный механизм — пусть и в меньшем масштабе? Авторы признают, что антропогенные выбросы несопоставимы по объёму с древними геологическими катастрофами, но предупреждают: те же принципы работают и сейчас.

Модель предсказывает, что даже при нынешних темпах потепления через ~100 000 лет возможен естественный спад температуры менее чем на 1°C. Хотя это не ледниковый период, но сам факт, что биологические процессы могут инвертировать эффект парникового усиления, подчёркивает их мощь.

"Сейчас нам нужно сосредоточиться на ограничении продолжающегося потепления. То, что Земля в конечном итоге остынет, не произойдёт достаточно быстро, чтобы помочь нам в этой жизни", — подчеркнул Энди Риджвелл.

Таблица "Плюсы и минусы" новой модели

FAQ

— Может ли глобальное потепление реально вызвать ледниковый период?
Только в масштабах сотен тысяч лет и при определённых биогеохимических условиях. Для современных людей этот эффект неактуален.

— Почему переохлаждение происходит только при средних уровнях кислорода?
Потому что при этом соотношении органика захоранивается наиболее эффективно — не окисляется полностью, но и не разлагается слишком быстро.

— Что значит "переохлаждение" в моделях?
Это когда средняя глобальная температура падает ниже исходной точки до потепления — эффект, аналогичный глубокому ледниковому режиму.

Мифы и правда

Миф 1: Земля автоматически "самоотрегулируется" и вернётся к норме.
Правда: Обратные связи могут быть как стабилизирующими, так и дестабилизирующими — при определённых условиях планета "перехолаживается".

Миф 2: Ледниковые периоды вызваны только орбитальными циклами Миланковича.
Правда: Новое исследование показывает, что биологические процессы могут быть ключевым триггером.

Миф 3: Человеческие выбросы CO₂ - ничто по сравнению с древними вулканами.
Правда: По скорости выбросов мы уже сопоставимы с крупнейшими природными катастрофами прошлого.

Исторический контекст

На протяжении 4 миллиардов лет климат Земли сохранялся в "обитаемой зоне" благодаря динамическому равновесию между выветриванием, вулканизмом и биосферой. Однако каждый период кардинальных изменений — от кислородных революций до массовых вымираний — сопровождался срывами этого равновесия. Исследование Калифорнийского университета показывает, что сама жизнь, стабилизирующая климат, способна его и расшатать.