По словам Ли Кампа, профессора геолого-геофизических исследований в Пенсильванском университете, термальный максимум палеоцен-эоценового перехода (PETM) больше всего похож на то, что мы переживаем сейчас и можем испытать в будущем в связи с изменением климата. Ученые проанализировали образцы керна у побережья Мэриленда, используя астрохронологию, метод датирования отложений по орбитальным закономерностям известным как циклы Миланковича.

Исследователи обнаружили, что форма орбиты Земли, или эксцентриситет, и колебание ее вращения, или прецессия, благоприятствовали более горячим условиям в начале PETM, и что эти орбитальные конфигурации вместе могли сыграть роль в старте этого периода.

"К выбросу углерода мог привести орбитальный триггер, который вызвал глобальное потепление на несколько градусов во время PETM", — говорит Камп, отмечая, что на данный момент более популярной интерпретацией является сценарий, при котором углерод высвободил массивный вулканизм.

Выводы, опубликованные в журнале Nature Communications, также показали, что начало PETM длилось около 6000 лет. Предыдущие оценки варьировались от нескольких лет до десятков тысяч лет. По словам ученых, время важно для понимания скорости выброса углерода в атмосферу.

"Это исследование позволяет нам уточнить наши модели углеродного цикла, чтобы лучше понять, как планета реагирует на введение углерода в этих временных рамках, и сузить спектр возможных источников углерода, который привел к PETM", — отмечает ведущий автор научной работы, бывший доцент-исследователь Пенсильванского университета, Мингсонг Ли из Школы наук о Земле и космосе Пекинского университета.

Начало продолжительностью в 6000 лет в сочетании с тем, что по оценкам ученых в атмосферу было выброшено 10 000 гигатонн углерода в виде углекислого газа или метана, вызывающих парниковый эффект, указывает на то, что ежегодно выбрасывалось около полутора гигатонн углерода.

"Эти темпы почти на порядок ниже, чем сегодняшние темпы выбросов углерода, так что это вызывает некоторое беспокойство, — говорит Камп. — Сейчас мы выделяем углерод со скоростью, которая в 5-10 раз превышает наши оценки выбросов во время геологического события, которое оставило неизгладимый след на планете 56 миллионов лет назад".

Ученые провели анализ временных рядов содержания кальция и магнитной восприимчивости, обнаруженных в образцах, которые являются показателями изменений орбитальных циклов, и использовали эту информацию для оценки скорости PETM.

Орбита Земли изменяется предсказуемым и поддающимся расчетам образом из-за гравитационного взаимодействия с Солнцем и другими планетами Солнечной системы. Эти изменения влияют на то, сколько солнечного света достигает Земли, на его географическое распределение и, следовательно, на климат.

"Причина, по которой эти орбитальные изменения отражены в геологических записях, заключается в том, что они сказываются на климате, — объясняет Камп. — И это влияет на то, насколько продуктивны морские и наземные организмы, сколько осадков выпадает, насколько велика эрозия на континентах и, следовательно, сколько отложений переносится в океанскую среду".

Эрозия рек Потомак и Саскуэханна, которые в начале PETM могли соперничать со стоком реки Амазонки, перенесла отложения в океан, где они отложились на континентальном шельфе. Это образование, называемое глиной Мальборо, в настоящее время находится внутри суши и представляет собой один из наиболее хорошо сохранившихся образцов PETM.