Зачем нужна геология: краткая история прошлого и будущего нашей планеты

Кроме того, при окислении метана образуется углекислый газ. Он сохраняется в атмосфере гораздо дольше метана, и по мере окисления метана его концентрация бы росла, поддерживая первоначальное потепление. Этот вывод поддерживается данными, полученными от кернов из глубоководных отложений: они говорят, что в атмосфере ПЭТМ уровень двуокиси углерода был сильно повышен. Место в кернах, соответствующее началу палеоцен-эоценового термического максимума — точка, где изотопные значения для углерода быстро падают — отмечено слоем глины. Причина не в том, что на дно стало попадать больше частиц глины; причина в том, что снизилось появление других видов частиц — в частности, раковин планктонных организмов из карбоната кальция, прежде всего фораминифер, которые обычно являются преобладающим компонентом океанических отложений. Изменение содержания карбоната кальция заметно в океанических отложениях по всему миру и является одним из самых ярких признаков ПЭТМ (рисунок 26).

Но как это связано с углекислым газом в атмосфере? Резкое падение содержания карбоната кальция — от почти 100 % всех частиц в отложениях до почти нуля — произошло оттого, что океан стал более кислым, и в результате тонущие раковины планктона растворялись, не достигая дна. Любому геологу прекрасно известно, что карбонат кальция вступает в реакцию с кислотами. Простой тест на известняк (эта горная порода состоит в основном из карбоната кальция) — капнуть на образец одну-две капли слабой кислоты и посмотреть на результат. Если будет шипеть и растворяться, то это известняк. Увеличение количества углекислого газа в атмосфере повысит и его содержание в водах океана; показатель кислотности pH понизится, вода станет более кислой. (Это явление зафиксировано в современных океанах в результате неуклонного увеличения содержания углекислого газа в атмосфере за последние полсотни лет; морская вода стала заметно кислее, хотя пока такие изменения намного меньше того сдвига, что произошел во время ПЭТМ.)

Таким образом, степень растворения карбоната кальция в осадочных отложениях ПЭТМ — это косвенный показатель содержания двуокиси углерода в атмосфере того времени, и вместе с информацией о сдвиге изотопов углерода они являются основой для вычисления того объема углерода, который добавился к геохимическому циклу перед началом ПЭТМ. Вопрос, какая именно часть из необходимых нескольких тысяч миллиардов тонн изначально была метаном, пока остается открытым, однако в конечном итоге он превратился в углекислый газ, практически удвоив концентрацию в атмосфере по сравнению с ее значением до ПЭТМ (которое само по себе было высоким по современным стандартам). Температура морской воды постепенно повышалась, а глобальная средняя температура на поверхности упала минимум на пять, а возможно, и на девять градусов Цельсия.

Климатические модели, включающие все доступные данные для ПЭТМ, четко показывают, что, хотя инициация этого теплого периода произошла из-за быстрого выделения колоссального количества углерода, его существование поддерживалось далее новыми выбросами — либо постоянными, либо спорадическими. Модели также предполагают, что существовали процессы обратной связи, еще не полностью изученные, которые усилили парниковое потепление. Недавно появилось любопытное предположение, которое могло бы объяснить эти и другие озадачивающие аспекты ПЭТМ. Оно основано на двух совершенно разных видах данных: поведении озер в вулканических регионах и работе тектоники плит в Северной Атлантике во времена ПЭТМ.

В 1986 году около озера Ньос в Камеруне внезапно и загадочно погибло около двух тысяч человек и множество домашнего скота. Не было ни эпидемии, ни крупного землетрясения, ни извержения вулкана, ни серьезного шторма. Вскоре стало понятно, что смерть наступила в результате удушья. Произошел выброс углекислого газа; поскольку этот газ тяжелее воздуха, то смертоносное облако накрыло окрестности озера и распространилось по низменным территориям вокруг, удушая все живое на своем пути. Как и многие другие глубокие озера, озеро Ньос имеет стратифицированную структуру: теплые поверхностные воды имеют низкую плотность, а на глубине находится более холодная и тяжелая вода, и в результате это мешает перемешиванию. Однако Ньос находится в старом вулканическом кратере, и в его нижние слои постоянно просачиваются вулканические газы. В 1986 году какое-то событие — возможно, оползень или небольшое землетрясение — нарушило стратификацию озера, вызвав подъем глубоких вод, насыщенных углекислым газом. Попав в области с пониженным давлением, углекислый газ вырвался из раствора, буквально взорвавшись на поверхности водоема фонтаном из воды и газа высотой не меньше ста метров. Точные оценки показывают, что в этом одиночном эпизоде высвободилось более полутора миллионов тонн двуокиси углерода.