Wzrost erupcji wulkanów pod koniec epoki lodowcowej spowodowany topnieniem pokryw lodowych i erozją lodowców /

Według nowych badań połączenie erozji i topnienia czap lodowych doprowadziło do ogromnego wzrostu aktywności wulkanicznej pod koniec ostatniej epoki lodowcowej. W miarę ocieplania się klimatu czapy lodowe topniały, zmniejszając nacisk na płaszcz Ziemi, co prowadziło do wzrostu zarówno produkcji magmy, jak i erupcji wulkanów. Naukowcy, kierowani przez University of Cambridge, odkryli, że erozja również odegrała ważną rolę w tym procesie i mogła przyczynić się do wzrostu poziomu dwutlenku węgla w atmosferze.

„Ustalono, że topnienie czap lodowych i aktywność wulkaniczna są ze sobą powiązane – ale odkryliśmy, że kluczową rolę w cyklu odgrywa również erozja” – powiedział dr Pietro Sternai z Wydziału Nauk o Ziemi Cambridge, główny autor artykułu, który jest także członkiem Wydziału Nauk Geologicznych i Planetarnych Caltech. „Poprzednie próby modelowania ogromnego wzrostu atmosferycznego CO ₂ pod koniec ostatniej epoki lodowcowej nie uwzględniały roli erozji, co oznacza, że ​​poziomy CO ₂ mogły być poważnie niedoszacowane”.

Korzystając z symulacji numerycznych, które modelowały różne cechy, takie jak czapy lodowe i tempo erozji lodowców, Sternai i jego współpracownicy z Uniwersytetu Genewskiego i ETH Zurich odkryli, że erozja jest tak samo ważna jak topnienie lodu w napędzaniu wzrostu produkcji magmy i późniejszej wulkanizacji. działalność. Wyniki zostały opublikowane w czasopiśmie Geophysical Research Letters .

Chociaż naukowcy ostrzegają, aby nie kreślić zbyt silnego związku między antropogeniczną (spowodowaną przez człowieka) zmianą klimatu a zwiększoną aktywnością wulkaniczną, ponieważ skale czasowe są bardzo różne, ponieważ żyjemy obecnie w okresie, w którym czapy lodowe topią się w wyniku zmian klimatu, powiedzieć, że ten sam mechanizm prawdopodobnie zadziała również w krótszych ramach czasowych.

W ciągu ostatnich milionów lat Ziemia przechodziła tam iz powrotem między epokami lodowcowymi lub okresami zlodowacenia i okresami międzylodowcowymi, z których każdy trwał około 100 000 lat. W okresach międzylodowcowych, takich jak ten, w którym żyjemy dzisiaj, aktywność wulkaniczna jest znacznie wyższa, ponieważ brak ciśnienia zapewnianego przez czapy lodowe oznacza, że ​​wulkany mają większą swobodę erupcji. Ale w okresie przejściowym od epoki lodowcowej do okresu międzylodowcowego tempo erozji również wzrasta, zwłaszcza w pasmach górskich, gdzie wulkany mają tendencję do skupiania się.

Lodowce są uważane za najbardziej erozyjną siłę na Ziemi, a gdy się topią, gleba pod nimi ulega erozji nawet o dziesięć centymetrów rocznie, co jeszcze bardziej zmniejsza ciśnienie na wulkan i zwiększa prawdopodobieństwo erupcji. Spadek ciśnienia zwiększa produkcję magmy na głębokości, ponieważ skały utrzymywane pod niższym ciśnieniem mają tendencję do topienia się w niższych temperaturach.

Kiedy wybuchają wulkany, uwalniają do atmosfery więcej dwutlenku węgla, tworząc cykl, który przyspiesza proces ocieplenia. Poprzednie modele, które próbowały wyjaśnić wzrost atmosferycznego CO ₂ pod koniec ostatniej epoki lodowcowej, uwzględniały rolę deglacjacji we wzroście aktywności wulkanicznej, ale nie uwzględniały erozji, co oznacza, że ​​poziomy CO ₂ mogły być znacznie niedoszacowane.

Typową epokę lodowcową trwającą 100 000 lat można scharakteryzować jako okresy narastania i cofania się lodu – lód rośnie przez 80 000 lat, ale topnienie zajmuje tylko 20 000 lat.

„Istnieje kilka czynników, które przyczyniają się do trendów ocieplenia i ochłodzenia klimatu, a wiele z nich jest związanych z parametrami orbity Ziemi” – powiedział Sternai. „Ale wiemy, że znacznie szybsze ocieplenie niż ochłodzenie nie może być spowodowane wyłącznie zmianami orbity Ziemi – musi być, przynajmniej w pewnym stopniu, związane z czymś w samym systemie Ziemi. Erozja, przyczyniając się do odciążenia powierzchni Ziemi i zwiększenia emisji wulkanicznego CO2_, może być brakującym czynnikiem wymaganym do wyjaśnienia takiej trwałej asymetrii klimatu”.

Źródło:
Pietro Sternai i in. „ Deglacjacja i erozja lodowcowa: wspólna kontrola produktywności magmy przez wyładunek kontynentalny ”. Listy z badań geofizycznych (2016). DOI: 10.1002/2015GL067285

Wstawiony obraz: symulacja modelu 3D zlodowacenia na wulkanie Villarrica (Chile). Źródło: Pietro Sternai