Фораминиферы соврали о температуре древнего океана
Данные о температуре древнего океана, полученные благодаря анализу изотопного состав ископаемых раковин фораминифер, могут оказаться неточными. Группа ученых из Франции и Швейцарии установила, что при изменении внешних условий изотопный состав уже захороненных раковин мог изменять с течением времени, что раньше не учитывалось. Это значит, что температура океана 100 миллионов лет назад могла быть на 15 градусов выше, чем считалось ранее. Результаты исследования опубликованы в Nature Communications.
Одним из основных источников информации о палеоклиматических изменениях в океане является анализ изотопного состава кислорода в раковинах ископаемых фораминифер, которые существуют уже более 500 миллионов лет. Содержание тяжелого изотопа кислорода 18O в воде, которая является для фораминифер источником кислорода, увеличивается при понижении температуры, поэтому именно их кальцитные раковины в захоронениях используются для оценки температуры в нижних слоях океана в процессе эволюции Земли. Согласно этим данным, в меловой период океан был довольно теплым, после чего остыл примерно на 15 градусов к середине палеогена.
Тем не менее, такая модель приводила к некоторым противоречиям, одним из которых был так называемый «парадокс холодных тропиков» — несоответствие в разнице температур в тропических и полярных зонах между данными климатических моделей и минералогического анализа. Лишь частично этот парадокс может быть объяснен с учетом парниковых газов. И наиболее вероятной причиной такого несоответствия является диагенез — возможное изменение химического состава, в том числе и изотопного состава кислорода, исследуемых раковин с течением времени уже после захоронения.
В своем исследовании ученые из Франции и Швейцарии решили экспериментально проверить, возможно ли в принципе такое изменение. Для проверки они провели эксперимент, в котором 12 кальцитных раковин фораминифер вида Globigerina bulloides с содержанием изотопа 18O, соответствующим современной морской воде, поместили на три месяца в модельную среду: морскую воду, содержащую тяжелый изотоп кислорода при температуре 300 градусов Цельсия и давлении в 200 атмосфер. После эксперимента ученые проверили, изменился ли изотопный состав исследуемых раковин.
Несмотря на то, что морфология раковин осталась прежней, содержание тяжелого кислорода в кальците увеличилось сразу в 80 раз, при этом распределен по раковине он стал довольно неоднородно. В качестве возможных механизмов изменения изотопного состава кальцита ученые называют поверхностную перекристаллизацию — растворение вещества на поверхности кальцита и образование вторичного минерала на месте растворившегося — и диффузию атомов кислорода в твердом теле.
Полученные данные показывают, что под действием высоких давлений изотопный состав захороненного на дне океана кальцита мог измениться. Также результаты позволяют количественно оценить необходимые поправки для учета перекристаллизации. Оказалось, что учет перекристаллизации понижает температуру океана в меловой период примерно на 15 градусов. Это согласуется с существующими сейчас климатическими моделями и означает, что температура мирового океана могла практически не измениться за последние 100 миллионов лет. Кроме того, такая поправка решает и парадокс несоответствия температуры между полярными и тропическими широтами по экспериментальным данным и результатам моделирования.
Раковины фораминифер, помимо того, что используются для палеоклиматических исследований, обладают симметричной эстетичной формой и поэтому часто включаются в галереи морских обитателей. И если в XIX веке ученым приходилось рисовать их от руки, то сейчас их изображения включают в многочисленные фотогалереи.
Александр Дубов
И удвоили в США
Когда экстремальное климатическое событие происходит во время стрессового периода экономики, то потери потребления для экономики могут вырасти дополнительно в три раза — именно так произошло в Китае во время пандемии ковида. Причинами дополнительного ущерба для экономики во время тропических циклонов и ковида стали производственный кризис, дефицит, рост цен и относительно слабые государственные меры по экономическому регулированию, говорится в статье, опубликованной в Environmental Research Letters. Обычно косвенный материальный ущерб, который наносят экстремальные погодные явления (засухи, ураганы, волны жары и наводнения) рассчитывается для базового состояния экономики. Между тем, экономика нередко оказывается в стрессовых периодах из-за различных социальных кризисов или международных конфликтов. Например, только в 2020 году на фоне пандемии мировой ВВП сократился на 3,3 процента, и эту ситуацию экономисты охарактеризовали как глобальный стресс. Ученые под руководством Робина Мидделаниса (Robin Middelanis) из Потсдамского института изучения климатических изменений исследовали уязвимость мировой экономики к последствиям экстремальных погодных событий — волн жары, речных наводнений и тропических циклонов. Для этого они использовали глобальную модель потери потребления (consumption loss), которая охватывала 7000 агентов с более чем 1,8 миллиона торговых связей в ежедневном масштабе времени и два сценария — стрессовый (пандемия ковида в 2020-2022 годах) и базовый. Оказалось, что во время глобального экономического стресса последствия экстремальных погодных явлений усиливались практически повсеместно, но при этом неравномерно. Сильнее всего потери потребления выросли в Китае (в три раза) и США (в два раза), а слабее всего — в Евросоюзе (на 35 процентов). Авторы связали это со строгостью принятых в европейских странах ограничений и мер экономического регулирования. Изменение климата наносит ущерб экономике не только через экстремальные событие. Например, выпадение большого количества осадков приводит к снижению валового регионального продукта, а ежедневные температурные аномалии способны замедлить экономический рост в бедных странах на 12 процентных пунктов.