Исследователи под руководством специалистов из Массачусетского университета в Амхерсте выяснили, что мягкие породы в горных районах стираются быстрее, чем твердые. Причем это происходит даже на пологих склонах. Оказывается, прочность породы играет ключевую роль в процессах эрозии. Новые данные меняют привычные представления о том, как разрушение гор связано с выбросами углекислого газа. Ученые предполагают, что климатологи и геологи долгое время недооценивали объем углекислого газа, который попадает в атмосферу из таких регионов.
Результаты работы недавно появились на страницах научного издания Science Advances. В основе исследования лежит методика, использующая редкий изотоп бериллий-10 и космические лучи от взорвавшихся звезд.
Космический след в горных породах
За миллиарды лет существования Вселенной миллионы звезд закончили свою жизнь взрывами, отправляя в космос потоки заряженных частиц. Эти космические лучи постоянно бомбардируют Землю. Проникая в поверхностные слои породы, они образуют бериллий-10 внутри зерен кварца. На протяжении четырех десятилетий геологи добывали эти зерна из гранита или песчаника, чтобы проверять различные гипотезы.
Однако в мелкозернистых породах, таких как сланец, этот способ раньше не работал. Из-за этого ученые не могли точно измерить скорость эрозии для разных типов ландшафта. Ситуация изменилась, когда Эяль Мардер вместе с коллегами создал новый метод извлечения редкого изотопа из подобных пород.
Исследователи работали в американском штате Колорадо, изучая водораздел реки Ист-Ривер. Эта территория охватывает примерно 465 квадратных километров южной части гор Элк и Уэст-Элк. Местный ландшафт отличается большим разнообразием: здесь соседствуют прочные магматические скалы и хрупкие сланцы, которые реки отложили миллионы лет назад. Когда ученые смотрят на пейзажи, они видят лишь один момент из долгой истории планеты, но новый метод позволил восстановить всю картину полностью.
Неожиданные открытия ученых
Новая методика позволила сделать несколько удивительных выводов. Осадочные породы действительно разрушаются быстрее магматических, но исследователей поразил сам масштаб разницы.
«Сланец разрушается в три раза быстрее, чем более твердые породы в исследованном регионе», — поясняет Эяль Мардер, ведущий автор научной работы, занимающий должность постдокторанта в области наук о Земле.
Процесс идет настолько быстро, что контраст в скорости эрозии растягивается на миллионы лет. Самое интересное, что разрушение активнее идет не на крутых и отвесных участках гор, а на более низких, пологих и мягких склонах. Оценивать состояние ландшафта теперь придется иначе: недостаточно просто смотреть на крутизну склонов, нужно изучать количество бериллия-10 в речных наносах, которые стекают с горных вершин.
Кроме того, ученые обнаружили пробел в существующих климатических моделях. Выветривание различных минералов на поверхности способно как поглощать углекислый газ, так и выделять его в атмосферу. Поскольку горные сланцы, которые выделяют CO₂, разрушаются гораздо быстрее магматических пород, поглощающих его, общие объемы выбросов от гор оказались заниженными.
Если применить полученные результаты к мировым горным системам, станет понятно, насколько сильно эти процессы влияют на глобальные циклы углерода и изменения климата. Имея образцы нужной породы с достаточным количеством кварца для замеров бериллия-10, исследователи могут предсказать масштаб будущих выбросов на тысячи и миллионы лет вперед.
