地球の表面の動きは、私たちが思っていたよりも気候の変化に大きな影響を与えています

私たちの地球はその歴史を通じて劇的な気候変動を経験し、凍てつく「氷室」状態と温暖な「温室」状態の間を行き来してきた。

科学者たちは長い間、これらの気候変動を大気中の二酸化炭素の変動と関連付けてきました。しかし、新しい研究により、この炭素の発生源とその背後にある原動力は、これまで考えられていたよりもはるかに複雑であることが明らかになりました。

実際、地殻プレートが地球の表面を移動する方法は、気候においてこれまで過小評価されていた重要な役割を果たしています。炭素は構造プレートが接する場所だけで出現するわけではありません。構造プレートが互いに引き離される場所も重要です。

私たちの新しい研究が雑誌に掲載されました 通信、地球と環境、 これは、地球のプレートテクトニクスが過去 5 億 4,000 万年にわたって地球の気候の形成にどのように正確に貢献してきたかを明らかにします。

炭素循環の奥深くを見つめる

地球の構造プレートが集まる境界では、火山弧として知られる火山の連鎖が生じます。これらの火山に伴う融解により、何千年も岩石の中に閉じ込められていた炭素が解放され、地球の表面に運ばれます。

歴史的には、これらの火山弧が大気中に二酸化炭素を注入する主な原因であると考えられてきました。

私たちの発見はその見方に疑問を投げかけます。その代わりに、私たちは、中央海嶺と大陸裂け目（構造プレートが離れて広がる場所）が、地質時代を通じて地球の炭素循環を動かす上ではるかに重要な役割を果たしてきたことを示唆しています。

これは、世界の海洋が大気中から膨大な量の二酸化炭素を隔離しているためです。彼らはその大部分を海底の炭素が豊富な岩石の中に貯蔵します。何千年にもわたって、このプロセスにより、海の底に数百メートルの炭素を豊富に含む堆積物が生成されます。

これらの岩石は、構造プレートによって地球の周りを移動するため、最終的には沈み込み帯、つまり構造プレートが集まる場所と交差する可能性があります。これにより、積み荷の二酸化炭素が大気中に放出されます。

これは「深い炭素循環」として知られています。地球の溶けた内部、海洋プレート、大気の間の炭素の流れを追跡するには、地質時代を通じて構造プレートがどのように移動したかを示すコンピューター モデルを使用できます。

私たちが発見したこと

コンピューター モデルを使用して、地球がプレートに蓄えられた炭素をどのように移動させるかを再構築することで、過去 5 億 4,000 万年間の主要な温室と氷室の気候を予測することができました。

地球が温暖だった温室期間には、炭素を含む岩石に閉じ込められるよりも多くの炭素が放出されました。対照的に、氷室気候では、地球の海洋への炭素隔離が優勢となり、大気中の二酸化炭素レベルが低下し、寒冷化が引き起こされました。

私たちの研究から得られる重要な点の 1 つは、大気中の二酸化炭素の調節における深海の堆積物の重要な役割です。地球の構造プレートがゆっくりと移動すると、炭素が豊富な堆積物が運ばれ、最終的には沈み込みとして知られるプロセスを通じて地球の内部に戻されます。

私たちは、このプロセスが地球が温室状態にあるか氷室状態にあるかを決定する主要な要因であることを示します。

火山弧の役割に対する理解の変化

歴史的に、火山弧から放出される炭素は、大気中の二酸化炭素の最大の発生源の 1 つであると考えられてきました。

しかし、このプロセスは、プランク性石灰化物質のおかげで、過去 1 億 2,000 万年の間にのみ支配的になりました。これらの小さな海洋生物は植物プランクトンの科に属しており、その主な才能は溶存炭素を方解石に変換することにあります。それらは、膨大な量の大気炭素を海底に堆積した炭素豊富な堆積物に隔離する役割を果たしています。

浮遊性石灰岩は約 2 億年前に進化したばかりで、約 1 億 5,000 万年前に世界中の海に広がりました。つまり、過去 1 億 2,000 万年の間に火山弧に沿って大気中に噴出された炭素の割合が高いのは、主にこれらの生物が作り出した炭素が豊富な堆積物によるものです。

これに先立ち、私たちは、中央海嶺と大陸裂け目（プレートが分岐する領域）からの炭素排出が、実際には大気中の二酸化炭素にさらに大きく寄与していることを発見しました。

未来への新たな視点

私たちの発見は、地球の地殻変動がどのように気候を形成してきたか、そして今後もどのように形成していくかについて、新たな視点を提供します。

これらの結果は、地球の気候が大気中の炭素だけによって引き起こされているわけではないことを示唆しています。その代わりに、気候は、地表からの炭素排出と、それらが海底の堆積物にどのように閉じ込められるかの複雑なバランスによって影響を受けます。

この研究はまた、特に二酸化炭素レベルの上昇に対する現在の懸念の状況において、将来の気候モデルにとって重要な洞察を提供します。

私たちは現在、地球の自然な炭素循環が、私たちの足元のプレートの移動の影響を受けて、地球の気候の調節に重要な役割を果たしていることがわかっています。

この深い時間の視点を理解することは、将来の気候シナリオや人間活動の進行中の影響をより正確に予測するのに役立ちます。

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