Urok globalnego ocieplenia 55 milionów lat temu został wywołany nie jednym, ale dwoma wstrzyknięciami gazów cieplarnianych do atmosfery - a tempo wzrostu sugeruje, że starożytne ocieplenie może dostarczyć ważnych lekcji na temat tego, czego można się spodziewać przy dzisiejszej zmianie klimatu.
powiązana zawartość
- Recesja, a nie szczelinowanie, spowodowało spadek emisji dwutlenku węgla w USA
- Czego możemy się nauczyć, odkrywając sekrety głębokiego węgla na Ziemi
- Podróżuj w czasie głębokim dzięki tej interaktywnej ziemi
- Gaz, prawdopodobnie metan, sączy się z 570 miejsc u wschodniego wybrzeża
Jednym z najlepszych sposobów na zbadanie, w jaki sposób globalne ocieplenie wywołane przez człowieka wpłynie na Ziemię w przyszłości, jest zbadanie sposobu, w jaki nasza planeta reagowała na zmiany klimatu w przeszłości. Wielu badaczy uważa, że maksimum termiczne paleocenu i eocenu (PETM) 55 milionów lat temu jest szczególnie istotne w naszej obecnej sytuacji, ponieważ wiązało się również z masowym wstrzyknięciem węgla do atmosfery, co doprowadziło do spiralnych globalnych temperatur.
Jednak nie wszyscy badacze byli przekonani, że musimy wiele nauczyć się od PETM. Niektóre badania sugerowały, że wówczas klimat zmieniał się znacznie wolniej niż obecnie, a węgiel atmosferyczny narastał stopniowo przez około 20 000 lat, być może z powodu powolnego uwalniania się gazów wulkanicznych. Jeszcze inne badania wykazały, że zmiany PETM występowały zdecydowanie zbyt szybko, aby porównać je z naszą obecną sytuacją. Badanie przeprowadzone w zeszłym roku sugerowało, że węgiel atmosferyczny wzniósł się w ciągu zaledwie kilku lat, być może z powodu ogromnego napływu węgla z uderzenia komety.
Jednak najnowsze dowody geologiczne, opublikowane dzisiaj w Nature Geoscience, sprawiają, że te „zbyt wolne” i „zbyt szybkie” scenariusze ocieplenia zaczynają wyglądać mało prawdopodobne. Zamiast tego tempo zmian prawdopodobnie było „w sam raz” do dokonywania nowoczesnych porównań.
Naukowcy prowadzeni przez Gabe Bowena z University of Utah wywiercili rdzeń o długości 820 stóp w pobliżu Powell w Wyoming. Ich próbka przecina starożytne gleby - teraz zamienione w kamień - które powstały przed, w trakcie i po PETM. Warstwy gleby zawierają tysiące guzków węglanowych, z których każda zawiera odmiany węgla, które odzwierciedlają skład atmosfery w momencie tworzenia się guzka. Mierząc te odmiany lub izotopy w obrębie każdego guzka, naukowcy mogli stworzyć obraz dodawania węgla do starożytnej atmosfery. To nie pierwszy raz, kiedy naukowcy zbudowali taki rekord emisji dwutlenku węgla dla PETM - podobne profile zostały utworzone przy użyciu informacji z rdzeni osadów morskich. Ale naukowcy twierdzą, że osady morskie są zasypywane przez ryjące zwierzęta, rozmazujące szczegóły obrazu węgla w sposób, który nie zdarza się tak łatwo na lądzie.
Szare, okrągłe guzki węglanu kropkują rdzenie osadów wiercone z północnego Wyoming. (Bianca Maibauer, University of Utah) Wyniki pokazują, że węgiel był pompowany do atmosfery przez okres kilku tysięcy lat - mniej więcej w tym samym tempie, co dzisiejsze emisje. Odkryli również, że co najmniej 992 miliony ton węgla przedostaje się do atmosfery rocznie - to w granicach rzędu dzisiejszej rocznej stopy 10, 5 miliarda ton.
Być może jednak najciekawszym odkryciem było to, że PETM wydaje się obejmować dwa osobne impulsy węglowe. Kilka tysięcy lat przed pełnym rozkwitem PETM nastąpił krótkotrwały okres globalnego ocieplenia. Poziomy węgla w atmosferze gwałtownie wzrosły w ciągu około 1500 lat, utrzymywały się na wysokim poziomie przez tysiąclecie, a następnie szybko wróciły do normy. Po następnych kilku tysiącleciach poziomy węgla ponownie wzrosły - ale tym razem pozostały wysokie przez dziesiątki tysięcy lat, powodując prawdziwe wydarzenie PETM.
„To pierwszy silny dowód na to, że te dwa impulsy były bardzo blisko siebie rozmieszczone w czasie”, mówi współautor badań Scott Wing, paleobiolog z Narodowego Muzeum Historii Naturalnej Smithsona. To znacząca obserwacja, mówi, ponieważ oznacza to, że możemy lepiej ocenić dokładnie, co wywołało PETM. „To prawie zawstydzające, że nie wypracowaliśmy jeszcze przyczyny”, mówi Wing. „To pierwsza rzecz, którą każdy chce wiedzieć - ale nawet 20 lat po zidentyfikowaniu PETM wciąż się kłócimy o przyczynę”.
Nowe wyniki wydają się wykluczać bardzo powolny scenariusz wywołany wulkanem - węgiel zbyt szybko dostał się do środowiska, aby zadziałało. A ponieważ istniały dwa wyraźne impulsy ocieplenia, scenariusz komety też wygląda słabo. „Potrzebne byłyby wtedy dwie osobne komety - brzmi to trochę jak specjalne błaganie”, mówi Wing.
Paleobiolog Scott Wing z Smithsonian Institution przechowuje próbkę rdzeniową z formacji Willwood Wyoming w prowadzonym przez University of Utah badaniu nad epizodem globalnego ocieplenia prawie 56 milionów lat temu. (William Clyde, University of New Hampshire) Zamiast tego autorzy twierdzą, że uwolnienie metanu ze złóż poniżej dna morskiego wyjaśniłoby zarówno szybkość zmian, jak i osobliwe podwójne pulsacje. Ten metan jest zwykle bezpiecznie zamknięty w stałej postaci zwanej klatratem metanu, ale nawet podwodna osuwisko może wystarczyć do destabilizacji obszaru dna morskiego i odblokowania ogromnego złoża klatratu. Tego rodzaju wydarzenie mogło wywołać krótkotrwały puls globalnego ocieplenia przed głównym wydarzeniem PETM.
W odpowiedzi na ten początkowy puls oceany Ziemi mogły pochłonąć nadmiar ciepła atmosferycznego. Jeśli tak, to możliwe, że ten naturalny mechanizm odzyskiwania spowodował główne zdarzenie. Cieplejsze oceany same mogą destabilizować złoża klatratu, co może wyjaśniać, skąd pochodzi drugi impuls węgla, mówi Wing. Jeśli ten scenariusz jest poprawny, sprawia, że PETM jest jeszcze bardziej aktualny - oceany znów się rozgrzewają, a osady klatratu pod dnem morskim znów zaczynają się destabilizować.
Wydaje się, że klatraty metanu uwalniane z osadów w rosyjskim jeziorze Bajkał przecinają lód. (Louise Murray / Robert Harding World Imagery / Corbis) „Na początku byłem nieco sceptyczny wobec badań - węglany w glebie są zwykle trudne do zinterpretowania” - mówi Henrik Svensen z Uniwersytetu w Oslo w Norwegii. „Ale wydaje się, że to miłe i dokładne badanie, które rzeczywiście dodaje PETM nowe perspektywy”. Nie jest jasne, dodaje Svensen, dlaczego podwójny puls nie pojawił się wyraźnie w innych badaniach, biorąc pod uwagę, że kilka grup geolodzy pracujący w innych częściach świata wykorzystali izotopy węgla w skałach do rekonstrukcji warunków atmosferycznych podczas PETM ze stosunkowo dużą szczegółowością.
Inni badacze twierdzą, że widzieli wskazówki dotyczące dwóch pulsów we wcześniejszych badaniach. Na przykład Ying Cui i Lee Kump z Uniwersytetu Stanowego Pensylwanii i ich koledzy opublikowali w 2011 r. Analizę izotopów węgla w osadach morskich PETM u wybrzeży Spitsbergenu na Oceanie Arktycznym. „Zidentyfikowaliśmy również dwa impulsy związane z pochłanianiem i spłaszczaniem w zapisie izotopowym węgla”, mówi Kump.
Mimo to nie wszyscy są przekonani, że najnowsze dowody brzmią jak zapowiedź śmierci w poprzednich scenariuszach ocieplenia. James Wright z Rutgers University współautor zeszłorocznego artykułu, argumentując, że ocieplenie PETM nastąpiło szybko, być może z powodu komety. Ponieważ nowe wyniki pokazują, że warunki atmosferyczne powróciły do normy między pierwszym a drugim impulsem, nie możemy być pewni, że pierwszy impuls ma jakiekolwiek bezpośrednie znaczenie dla PETM, odpowiada. To pozostawiłoby otwartą drogę dla drugiego impulsu, który byłby całkowicie odpowiedzialny - co oznacza, że nie możemy całkowicie wykluczyć scenariusza komety.
Jeśli Wing i jego koledzy mają rację, a globalne ocieplenie PETM jest podobne do dzisiejszego, wiemy, że nie jest to idealne porównanie. Świat był zupełnie innym miejscem 55 milionów lat temu. Na przykład jeszcze przed PETM planeta była już tak ciepła, że nie było czap lodowych. Wing nie powinien też zbytnio pocieszyć się faktem, że PETM nie spowodował masowego wyginięcia, ponieważ chociaż obecne globalne ocieplenie nie zagraża istnieniu naszego gatunku, zagraża naszemu życiu. „Mówimy o ogromnych zmianach, które mogą spowodować niewiarygodne cierpienia ludzi i utratę rzeczy, które wszyscy cenimy” - mówi.
