Pemodelan siklus karbon kuno Bumi mengungkapkan bahwa busur vulkanik hanya menjadi sumber dominan emisi gas rumah kaca menjelang akhir era dinosaurus. Perubahan ini terjadi sekitar 100 juta tahun lalu, didorong oleh munculnya plankton laut tertentu 150 juta tahun sebelumnya. Sebelumnya, sebagian besar karbon dilepaskan melalui proses rift daripada aktivitas vulkanik.
Iklim Bumi telah lama berayun antara keadaan rumah es dan rumah kaca, dipengaruhi oleh tingkat dioksida karbon atmosferik dan gas rumah kaca lainnya. Busur vulkanik, seperti yang ada di Jepang di mana lempeng tektonik bertemu, secara historis berkontribusi pada emisi karbon alami dengan melepaskan CO2 dari interior planet. Namun, penelitian baru menunjukkan bahwa peran ini meningkat secara relatif baru-baru ini dalam istilah geologis. Ben Mather dari University of Melbourne, Australia, memimpin studi yang memodelkan 500 juta tahun terakhir tektonik lempeng dan siklus karbon, diterbitkan di Nature Communications Earth and Environment. Temuan menunjukkan bahwa busur vulkanik muncul sebagai sumber karbon utama sekitar 100 juta tahun lalu, menjelang akhir zaman dinosaurus. Perubahan ini berakar pada sekitar 150 juta tahun lalu, ketika fitoplankton yang membawa sisik karbonat kalsium muncul di lautan. Saat mati, organisme ini menyetor lapisan tebal karbonat kalsium di dasar laut dalam. Saat lempeng samudera subduksi—meluncur di bawah yang lain dan didaur ulang ke mantel—karbon yang disimpan ini dibawa jauh ke dalam Bumi. Mather menjelaskan, «Sebagian besar karbon dari plankton yang meninggalkan lempeng samudera subduksi akan tercampur ke interior cair, tapi sebagian akan dikeluarkan melalui gunung berapi busur vulkanik.» Sebelum plankton ini, emisi dari busur vulkanik mengandung CO2 relatif sedikit. Sepanjang sebagian besar sejarah Bumi, karbon justru dibebaskan melalui rift, di mana benua terpisah selama skala waktu geologis, seperti yang terlihat di East African Rift atau punggung tengah samudra. «Ketika lempeng tektonik dipisahkan, pada dasarnya Anda 'membuka atap' sebagian interior cair Bumi,» catat Mather. Proses ini membentuk kerak baru dan melepaskan karbon, dengan emisi tergantung pada panjang rift dan kecepatan penyebaran. Dalam 100 juta tahun terakhir, emisi busur vulkanik telah meningkat tajam, sekarang dua pertiga lebih tinggi daripada 150 juta tahun lalu karena reservoir karbon dasar laut dari plankton. Saat ini, Bumi berada dalam fase interglasial dari zaman es yang lebih besar yang dimulai 34 juta tahun lalu. Fitoplankton terus menyekuester lebih banyak karbon di dasar laut daripada yang dilepaskan gunung berapi, membantu iklim yang lebih dingin saat ini. Alan Collins dari University of Adelaide memuji model seperti ini karena menerangi bagaimana vulkanisme dan tektonik membentuk iklim sepanjang waktu, mencatat perubahan komposisi sedimen samudra dari evolusi kehidupan laut seperti zooplankton karbonat kalsium.