Автобиография Земли. 4,6 миллиарда лет захватывающей истории нашей планеты

По оценкам геологов из Геологической службы США, в наши дни вулканы производят в среднем 140–440 млн тонн диоксида углерода в год. Тем не менее эти цифры меркнут по сравнению с объемами антропогенных выбросов углекислого газа, которые измеряются в миллиардах тонн в год. На поверхности Земли эти газы взаимодействуют с водой, горными породами и живыми организмами и могут оказывать на них серьезное воздействие.

В то же время, когда вулканы выбрасывают летучие вещества в атмосферный воздух, в других местах, в основном вдоль желобов и зон субдукции, материал поступает назад в астеносферу. В глубоководных желобах и на других конвергентных границах плит поглощаются огромные количества воды и карбонатов (минеральной формы углерода). Часть воды и карбонатных минералов затем выделяется новыми вулканами, а часть перерабатывается в мантии. Тем не менее независимо от событий, происходящих на поверхности Земли, – даже в условиях Земли-снежка, – в результате вулканических процессов углекислый газ и другие летучие вещества продолжают выбрасываться, несмотря на лед и снег, и возникающий тепловой эффект в конце концов приводит к таянию даже Земли-снежка.

Ученые могут установить, что увеличение содержания углерода в атмосфере связано со сжиганием ископаемого топлива, по изотопному составу диоксида углерода, как по своего рода отпечаткам пальцев. Существует три изотопа углерода, которые мы впервые обсуждали в главе 4: углерод-14, самый тяжелый и слаборадиоактивный, углерод-13 и углерод-12. Количество углерода-14 естественным образом снижается по мере его распада с образованием азота-14. В тканях растений содержатся преимущественно более легкие изотопы – углерод-13 и углерод-12. Уголь образуется из растений, поэтому в нем преобладает углерод-13, который не радиоактивен. При сжигании угля высвобождается накопленный углерод. Поскольку в атмосфере высокое содержание углерода-14, при попадании в нее углерода-13 из угля наблюдается эффект разбавления и в целом снижение количества углерода-14. Это побочный эффект, связанный с потребностью человека в получении энергии за счет ископаемого топлива, и в этом случае изотопная подпись указывает на последствия деятельности человека: ученые, отслеживающие количество углерода-14 в атмосфере, отмечают значительное его снижение с начала промышленной революции.

Изменения атмосферного воздуха вследствие повышения концентраций диоксида углерода (парникового газа) занимают важнейшее место в научных исследованиях и новостях. Сводный отчет IPCC подтверждает, что климат меняется в результате использования людьми ископаемого топлива[596]. Нефть, природный газ и залежи угля являются резервуарами углерода, для формирования которых потребовались миллионы лет, но углерод высвобождается из этих резервуаров и поступает в атмосферу гораздо быстрее. Метан (CH₄) – еще один сильнодействующий парниковый газ, который является побочным продуктом сельского хозяйства, в частности, выращивания крупного рогатого скота. В результате сжигания ископаемого топлива и развития сельского хозяйства деятельность человека привела к изменению фонового состояния атмосферы, изменив состав самого воздуха, необходимого всем живым организмам, включая людей.