地球の古代炭素サイクルのモデリングにより、火山アークは恐竜時代末期にようやく温室効果ガス排出の支配的な供給源となったことが明らかになった。この変化は約1億年前に起こり、1億5,000万年前に特定の海洋プランクトンが現れたことが原因だ。それ以前は、ほとんどの炭素が火山活動ではなくリフティングプロセスを通じて放出されていた。
地球の気候は長く、氷河期と温室期の間で揺れ動き、大気中の二酸化炭素や他の温室効果ガスのレベルに影響されてきた。火山アーク、例えば日本のようなプレートが衝突する場所では、惑星内部からCO2を放出することで、自然な炭素排出に歴史的に寄与してきた。しかし、新しい研究では、地質学的には比較的最近、この役割が強まったことが示されている。オーストラリアのメルボルン大学のベン・マザーが主導した研究では、過去5億年のプレートテクトニクスと炭素サイクルをモデル化し、Nature Communications Earth and Environmentに掲載された。結果から、火山アークが恐竜時代の終わり近く、約1億年前に主要な炭素源として浮上したことがわかる。この変化は約1億5,000万年前に遡り、海洋に炭酸カルシウムの鱗を持つ植物プランクトンが現れた時だ。これらの生物が死ぬと、深海底に膨大な炭酸カルシウムの層を堆積させる。海洋プレートがサブダクション（他者の下に滑り込み、マントルにリサイクルされる）すると、この貯蔵された炭素は地球深部に運ばれる。マザーは説明する。「サブダクションする海洋プレートから離れるプランクトンの炭素の大部分は溶融した内部に混ざるが、その一部は火山アークの火山を通じて排出される」。これらのプランクトン以前は、火山アークからの排出物に含まれるCO2は比較的少なかった。地球史の大部分で、炭素は代わりにリフティングを通じて解放され、大陸が地質学的時間スケールで分裂するもので、東アフリカ・リフトや海嶺で見られる。「プレートが広がると、本質的に地球の溶融内部の一部を『屋根を剥ぐ』ことになる」とマザーは指摘する。このプロセスは新しい地殻を形成し炭素を放出する。排出量はリフトの長さと広がり速度に依存する。過去1億年で火山アークの排出は急増し、現在は1億5,000万年前の2/3高い。これはプランクトン由来の海底炭素貯蔵庫によるものだ。現在、地球は3,400万年前に始まった大規模氷河期の間氷期にある。植物プランクトンは火山の放出を超える炭素を海底に固定し続け、現在の涼しい気候を助けている。アデレード大学のAlan Collinsは、このようなモデルが火山活動とテクトニクスが気候をどのように形成したかを明らかにすると称賛し、海洋堆積物の組成変化を、炭酸カルシウムの動物プランクトンなどの進化する海洋生物によるものと指摘している。