Ciclo acelerado del carbono marino forzado por la desgasificación tectónica sobre el clima óptimo del Mioceno

(a) Ubicaciones de los sitios analizados en este estudio, destacando el nuevo sitio IODP U1505 (estrella roja). (b y c) Descripción general del δ bentónico ¹⁸ O y δ ¹³ C registra la evolución de las capas de hielo polares (sombra gris). (d) Tasas mundiales de producción de corteza oceánica con intervalos de confianza del 95%. (e) CO₂ atmosférico reconstruido niveles derivados del isótopo de boro y alquenona. La presencia del grupo de basalto del río Columbia (CRBG) se muestra mediante un rectángulo naranja (f y g). Sensibilidad a la excentricidad del δ bentónico. ¹⁸ O y δ ¹³ C (S_ecc -δ ¹⁸ O y S_ecc -δ ¹³ C) de sitios IODP/ODP seleccionados. (h) Relación de fase evolutiva entre δ ¹⁸ O y δ ¹³ C graba en las bandas de 405 ka. Sólo se presentan resultados con una coherencia>0,6. Las relaciones de fase positivas y negativas indican que δ ¹⁸ O adelantos y retrasos δ ¹³ C, respectivamente. El sombreado amarillo marca el período en el que δ ¹³ C conduce δ ¹⁸ O durante la MCO. Crédito:Boletín Científico (2024). DOI:10.1016/j.scib.2023.12.052

En una publicación reciente en Science Bulletin , un equipo multidisciplinario de autores de la Universidad de Tongji, el Segundo Instituto de Oceanografía (Ministerio de Recursos Naturales), el Instituto de Medio Ambiente Terrestre (Academia China de Ciencias) y la Universidad de Utrecht informa por primera vez que las entradas masivas de carbono provenientes del vulcanismo y el fondo marino La propagación ha impactado las relaciones de fase orbital entre el ciclo del carbono y el cambio climático.

Los cambios pasados en el clima y el ciclo del carbono han sido documentados por la composición de isótopos estables del oxígeno y el carbono de los foraminíferos bentónicos, ya que son indicadores de las transferencias clima-criósfera y de carbono entre el océano y otros reservorios, respectivamente. Además, los cambios globales en el clima y la criósfera y el ciclo del carbono marino estuvieron significativamente regulados por la excentricidad, oblicuidad y precesión orbital de la Tierra, teniendo el ciclo de 405.000 años un efecto particularmente pronunciado.

Cuando la Tierra fue cubierta de hielo por capas de hielo unipolares en la Antártida durante el Oligoceno y el Mioceno, hace aproximadamente 34 a 6 millones de años, las variaciones en la criósfera climática global y el ciclo del carbono marino exhibieron un comportamiento casi en fase en escalas de tiempo de excentricidad.

(a) Comparación entre la CNTR y la SCEN 1, (b) la CNTR y la SCEN 2 y (c) la CNTR y la INT. Los forzamientos de modelado incluyen cambios en la ETP, la entrada de carbono de desgasificación tectónica (Tg=10¹² g), y la fracción de carbono orgánico enterrado. Los resultados del modelo presentados aquí son CO₂ atmosférico. concentraciones y el δ ¹³ C de carbono inorgánico disuelto en aguas de fondo. La relación de fase evolutiva entre el δ ¹³ C_CNTR y el δ ¹³ C_{SCEN1/SCEN2/INT} Se muestra en el ciclo de 405 ka. Crédito:Boletín Científico (2024). DOI:10.1016/j.scib.2023.12.052

Sobre esta base, se observó un desfase moderado pero notable del ciclo del carbono marino en relación con los cambios climáticos y de la criósfera de aproximadamente 19.200 años. Este desfase se atribuyó al tiempo de residencia relativamente largo del carbono en el océano.

Sin embargo, a través del análisis de fase evolutiva en el tiempo de registros de isótopos de carbono y oxígeno de foraminíferos bentónicos de alta resolución nuevos y publicados en todo el océano global, los autores encuentran que las variaciones en el ciclo del carbono marino adelantaron el clima-criósfera en un promedio de aproximadamente 17 mil años. durante el Óptimo Climático del Mioceno, hace entre 17 y 14 millones de años.

Esto corresponde a la aparición de la inundación del río Columbia y a la rápida expansión global del fondo marino, un período en el que se liberaron a la atmósfera cantidades masivas de carbono de fuentes profundas.

(a) Los máximos de excentricidad pueden provocar una contracción del volumen de hielo antártico y un aumento de ¹⁶ O (oxígeno isotópicamente ligero) se transfiere al océano. Al mismo tiempo, el aumento de los monzones y la erosión continental pueden transportar más alcalinidad y nutrientes al océano, liberando más ¹² Carbono enriquecido con C en las profundidades del mar. (b) Durante los mínimos de excentricidad, ocurren los procesos opuestos. Por lo tanto, bentónico δ ¹⁸ O-δ ¹³ Las interacciones C están casi en fase en los ciclos de excentricidad. (c) Coherencia espectral cruzada y ángulos de fase entre δ paralelos ¹⁸ O y δ ¹³ Registros C de los sitios IODP/ODP 1146, U1337, U1338 y U1505 para el intervalo MCO, y muestran que las variaciones del δ bentónico ¹³ C liderar los de δ ¹⁸ O en las bandas de 405 ka. En general, el tiempo de residencia relativamente largo del carbono en las profundidades del océano facilita el descubrimiento de δ bentónicos. ¹⁸ O relativo a δ ¹³ C. Es probable que el efecto invernadero de la MCO haya acelerado la respuesta del ciclo del carbono marino al forzamiento de excentricidad, generando el δ ¹³ C-plomo-δ ¹⁸ Oh escenario. Crédito:Boletín Científico (2024). DOI:10.1016/j.scib.2023.12.052

Otros análisis de sensibilidad y simulaciones de modelos sugieren que el elevado CO₂ atmosférico Las concentraciones y el efecto invernadero resultante fortalecieron el ciclo hidrológico de latitudes bajas durante el Óptimo Climático del Mioceno, acelerando la respuesta del ciclo del carbono marino al forzamiento de excentricidad a través de una mayor erosión química y entierro de carbono orgánico.

Por lo tanto, los procesos climáticos tropicales desempeñaron un papel dominante en la regulación del ciclo del carbono marino cuando el clima de la Tierra estaba en un régimen cálido.

Este estudio proporciona un caso sólido para vincular eventos tectónicos duraderos con cambios a escala orbital en el sistema de la superficie de la Tierra.

Más información: Fenghao Liu et al, Ciclo acelerado del carbono marino forzado por la desgasificación tectónica sobre el clima óptimo del Mioceno, Science Bulletin (2024). DOI:10.1016/j.scib.2023.12.052

Proporcionado por Science China Press

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