在墨西哥海岸外为期三天的航程中,玛雅·托尔斯泰到达了海洋中一个仅以地图坐标为人所知的地方。
下面是东太平洋海隆,这是海底的一个点,大陆在此处分离,导致地球核心中包含的岩浆上升到地表并从海底火山喷发出来。托尔斯泰是哥伦比亚大学拉蒙特-多尔蒂地球观测站的海洋地球物理学家,她将12个地震仪投入这些深海。它们将帮助她跟踪海底的火山活动。
她的探索的动力来自于试图衡量这些海底火山在数千年间对全球气候的贡献。它们将熔岩、二氧化碳和其他元素喷射到深海中。碳被困在循环的水中,循环到海洋的不同区域,在那里它被上升流捕获并排放到大气中。这个过程可能需要长达2000年的时间,并向大气中添加火山喷出的8800万吨碳中的一小部分。
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托尔斯泰想弄清楚这些火山多久爆发一次以及是什么导致它们爆发。她的海洋航行发生在 2005 年,五年后,她的研究于本周发表在《地球物理研究快报》上。
她在其中发现,地球的火山活动与地球围绕太阳运动的微小变化以及海平面有关,这是一个科学家们以前从未设想过的连锁事件。该理论的精妙之处让美国国家海洋和大气管理局大气与海洋联合研究所的科学家爱德华·贝克感到惊讶。
贝克在电话采访中说:“我们通常不认为火山爆发会受到非常小的变化(天文变化)以及海平面上升和下降以及地球以不同的距离围绕太阳旋转的影响。” “这是理解地球如何运作的另一种方式。”
托尔斯泰研究的关键在于对地球上 37,000 英里长的海岭上的海底火山进行实时监测。她拥有来自东太平洋 10 座火山的数据,以及从其他一些海岭收集的历史信息。
她在 2005 年投入深海的设备是地震仪,可以测量与火山活动相关的地幔深处的隆隆声。那里的板块正在快速分离,是地球上最快的,使其成为火山活动的热点。
海平面上升会引发未来的气候变化吗?
第二年夏天,她收回了这些设备,发现其中八个被困在熔岩中。
她在电话采访中说:“看到我的仪器卡在里面很有趣,而且熔岩刚出来的时候很闪亮,实际上非常漂亮。”
她回收了四个,然后伍兹霍尔海洋研究所的同事使用无人水下航行器 (UUV) 又撬出了两个。在幽灵般的光线下,UUV 的机械臂将黄色封盖的地震仪从结壳的熔岩中解放出来,使这些设备浮出水面。
这些数据帮助她了解了地球火山活动的规律。当海洋潮汐由于月球和太阳的引力而处于最低点时,火山似乎会爆发。时间与地球远离太阳的六个月相对应,而太阳对潮汐的影响减弱。
这一发现的含义是,随着海平面因气候变化而上升,它们可能会模仿高潮并抑制海底火山活动,数千年后,这将影响未来的气候。
托尔斯泰更进一步,将火山活动与地球围绕太阳的轨道中每 10 万年发生的微小变化联系起来。这些变化会引发冰河期和温暖期,两者都会影响全球海平面。托尔斯泰说,反过来,这将增加或抑制火山活动。
托尔斯泰说,火山和行星排列之间的这种联系可以在气候模型中更好地体现出来。目前的模型确实代表了海底火山,但它们假设火山对地球的碳循环具有持续的影响。但是托尔斯泰的研究表明,如果有什么的话,火山活动是在天文事件的指示下爆发的。
美国国家海洋和大气管理局的贝克警告说,这并不意味着当今的气候变化不是由人类活动驱动的,因为人类远远超过了史前火山对全球变暖的微小贡献。
他说:“重要的是要记住,即使在 1000 年的时间尺度上,人类排放的二氧化碳仍将继续主导气候变化。”“也就是说,我们不能将大气和海洋中二氧化碳浓度的持续增加归咎于海底喷发。”
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