Modellering av jordens forntida kolcykel visar att vulkanbågar bara blev en dominerande källa till utsläpp av växthusgaser mot slutet av dinosauriernas era. Denna förändring skedde för cirka 100 miljoner år sedan, driven av uppkomsten av vissa havsplancton 150 miljoner år tidigare. Tidigare frigjordes det mesta kolet genom riftprocesser snarare än vulkanisk aktivitet.
Jordens klimat har länge svängt mellan istid- och växthuslägen, påverkade av atmosfäriska nivåer av koldioxid och andra växthusgaser. Vulkanbågar, som de i Japan där tektoniska plattor möts, har historiskt bidragit till naturliga koltillskott genom att släppa ut CO2 från planetens inre. Ny forskning tyder dock på att denna roll förstärkts relativt nyligen i geologiska mått. Ben Mather vid University of Melbourne i Australien ledde en studie som modellerar de senaste 500 miljoner åren av platttektonik och kolcykeln, publicerad i Nature Communications Earth and Environment. Resultaten visar att vulkanbågar blev den primära källan till kol för cirka 100 miljoner år sedan, nära slutet av dinosauriernas tidsålder. Denna förändring går tillbaka till cirka 150 miljoner år sedan, när fytoplankton med kalciumkarbonatskal dök upp i haven. Vid döden avsatte dessa organismer enorma lager av kalciumkarbonat på djuphavsbotten. När oceanplattor subducera – glider under andra och återvinns i manteln – förs det lagrade kolet djupt in i jorden. Mather förklarar: «De flesta av kolet från plankton som lämnar den subducerande oceanplattan blandas in i det smälta inre, men en del av det avges via vulkaner i vulkanbågar.» Före detta plankton innehöll utsläpp från vulkanbågar relativt lite CO2. Under större delen av jordens historia frigjordes kol istället genom riftring, där kontinenter splittras över geologiska tidsskalor, som i East African Rift eller mitt-oceanryggar. «När tektoniska plattor sprids isär, 'avtäcker' du i princip delar av jordens smälta inre», noterar Mather. Denna process bildar ny skorpa och släpper ut kol, där utsläpp beror på riftlängd och spridningshastighet. Under de senaste 100 miljoner åren har utsläpp från vulkanbågar ökat kraftigt, nu två tredjedelar högre än för 150 miljoner år sedan på grund av kolreservoaren på havsbotten från plankton. Idag befinner sig jorden i en interglacial fas av en större istid som började för 34 miljoner år sedan. Fytoplankton fortsätter att binda mer kol på havsbotten än vulkaner släpper ut, vilket bidrar till det nuvarande svalare klimatet. Alan Collins vid University of Adelaide berömmer sådana modeller för att belysa hur vulkanism och tektonik format klimatet över tid, och noterar förändringar i havssedimentens sammansättning från evoluerande marint liv som kalciumkarbonat-zooplankton.