Как быстро образуется почва?

«Геологическое время» течёт удивительно медленно. Естественные изменения ландшафта практически невозможно заметить невооружённым глазом. Тем не менее измерения крутых горных вершин Новой Зеландии показывают, что скалы могут трансформироваться в почву более чем вдвое быстрее, чем считалось возможным ранее.

Обычно люди не задумываются, насколько быстро или медленно текут геологические процессы. Им совершенно безразлично, с какой скоростью распадаются горы. Однако в научном мире полагают, что исследователи не просто обнаружили новый рекорд скорости.

Распадающиеся горные хребты производят не менее половины всего количества выветриваемых и осадочных пород на планете, хотя занимают лишь несколько процентов ее поверхности. Таким образом, рекорды горных вершин имеют огромное значение для углеродного цикла. Земная кора выталкивает на поверхность горы, которые затем крошатся и вымываются водой в море, где, оседая на дно, формируют новую породу.

«Некоторые предыдущие работы утверждали, что существуют пределы [скорости] производства почвы, — рассказывает первый автор исследования Исаак Ларсен (Isaac Larsen), который работал над темой в рамках докторской диссертации в области наук о Земле. — Но никто не делал измерений».

«Эта работа определяет соотношение между темпами производства почвы и скоростью химического выветривания, и расширяет его до более высоких значений, чем когда-либо ранее наблюдаемые», — продолжает Ларсен, который в настоящее время работает в Калифорнийском технологическом институте в Пасадене.

Объектом исследований учёных был «чрезвычайно прочный» горный хребет в новозеландских Южных Альпах, где крутизна склонов составляет примерно 35 градусов и ежегодно выпадает 10 метров осадков. Для сбора образцов породы Ларсен вместе с соавтором аспирантом Университета Линкольна в Новой Зеландии Андре Эгером (Andr Eger) высаживался с вертолёта на удалённые горные вершины и спускался с них пешком, чтобы доставить в базовый лагерь около 10 килограммов проб. Как вспоминает Ларсен: «Это были самые сложные полевые [исследования], которые я делал».

Собранные образцы учёные изучили в лаборатории, измерив количество бериллия-10, который образуется только на поверхности Земли под воздействием космического излучения. Измерения определили, что темпы производства почвы на вершинах хребтов составляют от 0,1 до 2,5 мм в год, и экспоненциально убывают с увеличением толщины почвы.

Зафиксированная скорость образования почвы более чем вдвое превышает предполагаемую величину. Кроме того, исследование показывает, что темпы производства почвы и её выветривания увеличиваются по мере того, как склоны становятся круче. Учёные предполагают, что в других местах с открытыми горными склонами, например, в Гималаях, происходят аналогичные процессы.

«Пара миллиметров в год звучит довольно медленно для всех, кроме геологов, — говорит соавтор работы профессор Дэвид Монтгомери (David Montgomery). — Однако измеренные Исааком два миллиметра производства почвы в год означают, что образование дюйма почвы займёт всего десяток лет. Это потрясающе быстро для геолога, ведь здравый смысл подсказывает, что нужны века».