Совместная группа ученых из Чикагского университета, Университета Райса и Калифорнийского технологического института представила исследование, проливающее новый свет на хрупкий баланс биогеохимических циклов на Земле. Авторы работы доказывают, что именно уникальная цикличность позволяет поддерживать баланс и умеренный влажный климат, благоприятный для жизни.
Исследование опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, а коротко о нем рассказывает Phys.org. Оно фактически объясняет, как наша планета на протяжении миллиардов лет остается пригодной для жизни. До сих пор считалось, что происходит это благодаря сложному и постоянно меняющемуся "танцу элементов" - круговороту элементов между океанами, атмосферой и сушей, который, как предполагается, играет ключевую роль в поддержании стабильности климата.
Однако этот механизм настолько сложен, что в комплексе он не изучался. В новом исследовании ученые предложили куда более простой способ. На Землю они взглянули, используя специально разработанный ими набор математических инструментов для определения взаимосвязей между различными химическими циклами.
"Наш подход обеспечивает новый способ определения фундаментальных строительных блоков стабильности химических компонентов климата Земли - основных способов, с помощью которых климат может стабилизироваться в течение геологического времени благодаря движению элементов через океан, атмосферу и горные породы", - говорит первый автор статьи Престон Косслетт Кемени.
Ученые провели математический анализ, в котором рассмотрели широкий спектр реакций, включающих основные химические циклы. По результатам вычислений была разработана система. Она определяет все основные и второстепенные комбинации реакций, которые уравновешивают углеродный цикл Земли и их взаимосвязь друг с другом. Иными словами, климат Земли впервые был представлен в виде набора взаимосвязанных химических уравнений.
Расчеты показали, что в этой системе соблюдается баланс, он поддерживается в течение определенных периодов времени. Если в какой-то период на Земле наступило глобальное похолодание, то в будущем оно обязательно уравновесится глобальным потеплением, а спустя какое-то время цикл повторится. Авторы исследования также заявили, что их работа будет полезна для изучения того, как климат на Земле менялся с течением времени.
"Мы надеемся, что это будет прекрасный способ помочь понять все те химические процессы, которые участвуют в превращении Земли в безопасное место для развития жизни", - говорит профессор Клара Блаттлер, старший автор статьи.