Μελέτη έδειξε ότι η ηφαιστειακή τέφρα ρίχνει το διοξείδιο του άνθρακα και γονιμοποιεί τους ωκεανούς

Έναν λιγότερο γνωστό μηχανισμό με τον οποίο η ηφαιστειακή δραστηριότητα μπορεί να επηρεάζει το κλίμα φωτίζει η μελέτη που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Communications Earth & Environment, με επικεφαλής την Barbara Carrapa του Πανεπιστημίου της Αριζόνα. Η μελέτη συνδύασε μοντέλα διασποράς ηφαιστειακής τέφρας, προσομοιώσεις του γήινου συστήματος και παλαιοντολογικά και γεωχημικά δεδομένα από τη Νότια Αμερική. Στόχος ήταν να ανασυντεθεί ποσοτικά η αλυσίδα που συνδέει την ηφαιστειακή δραστηριότητα των Άνδεων με την ωκεάνια παραγωγικότητα και τον κύκλο του άνθρακα.

Πώς γονιμοποιείται ο ωκεανός

Ο μηχανισμός είναι σχετικά απλός: η ηφαιστειακή τέφρα περιέχει σίδηρο, φώσφορο και πυρίτιο, θρεπτικά στοιχεία που στον Νότιο Ωκεανό βρίσκονται σε πολύ χαμηλές συγκεντρώσεις. Όταν η τέφρα κατακάθεται στην επιφάνεια της θάλασσας, τα μικροσκοπικά φύκη – κυρίως τα διάτομα – μπορούν να γνωρίσουν εκρηκτική ανάπτυξη. Σύμφωνα με τα κλιματικά μοντέλα της μελέτης, η συγκέντρωση χλωροφύλλης των διατόμων διπλασιάζεται μέσα στα δύο χρόνια που ακολουθούν κάθε μεγάλη έκρηξη τέφρας.

Η αύξηση αυτή ενεργοποιεί τη λεγόμενη βιολογική αντλία του άνθρακα. Όταν τα διάτομα πεθαίνουν, η οργανική ύλη βυθίζεται προς τα βαθύτερα στρώματα του ωκεανού, απομακρύνοντας διοξείδιο του άνθρακα από την ατμόσφαιρα. Οι προσομοιώσεις έδειξαν ότι τέσσερις εκρήξεις μέσα σε διάστημα 300 ετών θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε πρόσθετη σωρευτική απορρόφηση 470 τεραμόλ CO₂, που αντιστοιχεί σε μείωση 0,66 μέρους ανά εκατομμύριο σε κάθε ηφαιστειακό κύκλο 75 ετών.

Το μεγαλύτερο ενεργό σύστημα μάγματος

Η μελέτη επικεντρώνεται στο ηφαιστειακό σύμπλεγμα Altiplano-Puna, το μεγαλύτερο ενεργό σύστημα πυριτικού μάγματος στον πλανήτη, το οποίο έφτασε στη μέγιστη δραστηριότητά του πριν από 8 έως 4 εκατομμύρια χρόνια. Οι μεγάλες εκρήξεις εκείνης της περιόδου έστειλαν τεράστιες ποσότητες τέφρας προς τα ανατολικά, πάνω από τον Νότιο Ατλαντικό και έως τον Ινδικό Ωκεανό, ακολουθώντας τους υποτροπικούς ανέμους μεγάλου ύψους.

Τα ιζηματογενή αρχεία του θαλάσσιου πυθμένα επιβεβαιώνουν αυτή την εικόνα. Σε περιοχές του Νότιου Ωκεανού που εξετάστηκαν στη μελέτη, οι κορυφώσεις στην αφθονία των διατόμων πριν από 6 εκατομμύρια και 4,5 εκατομμύρια χρόνια συμπίπτουν με τις μεγαλύτερες γνωστές εκρήξεις. Την ίδια περίοδο, σύμφωνα με το παλαιοντολογικό αρχείο, οι φάλαινες άρχισαν να αυξάνονται σημαντικά σε μέγεθος, από μέσο μήκος περίπου 5 μέτρων σε 12 μέτρα, εξέλιξη που οι συγγραφείς συνδέουν με τη μεγαλύτερη διαθεσιμότητα τροφής.

Τι έδειξαν οι προσομοιώσεις εκρήξεων

Για να εκτιμήσει τις επιπτώσεις σε βάθος χιλιετιών, η ομάδα χρησιμοποίησε το μοντέλο cGENIE, σχεδιασμένο για την προσομοίωση βιογεωχημικών κύκλων σε μεγάλες χρονικές κλίμακες.

Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι μια έκρηξη τέφρας μπορεί να μειώσει το ατμοσφαιρικό CO₂ κατά τέσσερα μέρη ανά εκατομμύριο μέσα σε 30 χρόνια. Αν οι εκρήξεις επαναλαμβάνονται κάθε 75 χρόνια, η σωρευτική μείωση φτάνει τα εννέα μέρη ανά εκατομμύριο στα πρώτα 2.000 χρόνια.

Στο πιο ακραίο σενάριο, όπου η ηφαιστειακή τέφρα συνδυάζεται με την αυξημένη ατμοσφαιρική σκόνη που είναι γνωστό ότι υπήρχε την περίοδο του Μειόκαινου (από 23 μέχρι 5 εκατομμύρια χρόνια πριν), η πτώση φτάνει τα 15 μέρη ανά εκατομμύριο σε 20.000 χρόνια.

Το εύρημα δείχνει ότι η ηφαιστειακή δραστηριότητα ενδέχεται να είχε μεγαλύτερο ρόλο στη ρύθμιση του άνθρακα κατά το ύστερο Μειόκαινο απ’ όσο θεωρούνταν έως σήμερα. Σύμφωνα με τους ερευνητές, περισσότερη τέφρα σήμαινε περισσότερα φύκη, περισσότερη τροφή για τις φάλαινες και περαιτέρω ενίσχυση της γονιμοποίησης, καθώς οι φάλαινες επιστρέφουν σίδηρο στην επιφάνεια μέσω των περιττωμάτων τους και μεταφέρουν άνθρακα στα βάθη όταν πεθαίνουν.