Znajdź zawartość

Zmiany orbity ziemskiej mogły być czynnikiem wyzwalającym gwałtowne ocieplenie klimatu sprzed 56 milionów lat. To paleoceńsko-eoceńskie maksimum termiczne (PETM) jest wydarzeniem geologicznym najbardziej podobnym do zmian klimatycznych, których obecnie doświadczamy. Dlatego też od dawna stanowi przedmiot zainteresowania naukowców. Naukowcy z Pennsylvania State University przyjrzeli się rdzeniom z PETM pobranym u wybrzeży stanu Maryland. Datowali je techniką astrochronologii polegającą na kalibrowaniu w odniesieniu do skali czasowej odnoszącej się do zjawisk astronomicznych, na przykład do cykli Milankovicia. Cykle te to okresowe zmiany trzech parametrów orbity ziemskiej: ekscentryczności, precesji i nachylenia ekliptyki. Okres tych zmian jest różny, ale raz na jakiś czas zbiegają się one i były, jak się uważa, dominującym mechanizmem paleoklimatycznym. Być może to właśnie ich zbieg był odpowiedzialny za epoki lodowe. Z ostatnich badań przeprowadzonych na Penn State dowiadujemy się, że zmiany ekscentryczności i precesji orbity Ziemi faworyzowały pojawienie się wyższych temperatur. Ten orbitalny wyzwalacz mógł doprowadzić do uwolnienie się węgla, co z kolei skutkowało globalnym ociepleniem znanym jako PETM. Stawiamy taką hipotezę w opozycji do bardziej popularnej interpretacji mówiącej, że PETM został wywołany przez gwałtowny wulkanizm, mówi profesor Lee Kump. Analizy pokazały też, że początkowy etap PETM, ten w którym temperatury rosły, trwał około 6000 lat. Wartość ta mieści się w dotychczasowych szacunkach mówiących o kilkuset do dziesiątków tysięcy lat. Jej określenie jest ważne po to, byśmy mogli zrozumieć, jak szybko następowało wówczas globalne ocieplenie. W czasie tych 6000 lat do atmosfery dostało się 10 000 gigaton węgla w postaci CO2 i metanu, co oznacza roczną emisję rzędu 1,5 gigatony. Średnia globalna temperatura wzrosła o około 6 stopni. Ówczesne tempo emisji węgla do atmosfery było o około rząd wielkości mniejsze niż obecnie. Emitujemy rocznie od 5 do 10 razy więcej węgla niż w czasie wydarzenia, które 56 milionów lat temu pozostawiło trwały ślad na naszej planecie, dodaje Kump. « powrót do artykułu

Paleoceńsko-Eoceńskie Maksimum Termiczne (PETM) jest uznawane za okres, który pod względem emisji węgla do atmosfery jest najbliższy czasom współczesnym. Już przed PETM klimat Ziemi był znacznie cieplejszy niż obecnie. W wyniku masowego wulkanizmu w okresie PETM średnie temperatury na Ziemi wzrosły o kolejnych 5–8 stopni Celsjusza. Jednak najnowsze badania pokazują, że natura nawet nie zbliża się do tego, co robimy obecnie. Okazuje się, że ludzie wprowadzają do atmosfery węgiel w tempie 3 do 8 razy szybszym, niż działo się to w PETM. Wysokie stężenie węgla w atmosferze w czasie PETM spowodowało, że oceany wchłonęły olbrzymie ilości tego pierwiastka, co zapoczątkowało reakcję chemiczną prowadzącą do znacznego zakwaszenia wody i wyginięcia wielu zwierząt morskich. Obecnie nie ma jednoznacznej odpowiedzi, skąd nagle uwolniły się olbrzymie ilości węgla, które doprowadziły do PETM. Jedne hipotezy mówią o masywnym wulkanizmie, inne o rozpuszczeniu się klatratów metanu zalegających na dnie morskim, jeszcze inne nie wykluczają uderzenia komety. Badania przeprowadzone właśnie przez należące do Columbia University Lamont-Doherty Earth Observatory wzmacniają hipotezie o masowym wulkanizmie i dostarczają bardziej precyzyjnych danych na temat ilości emitowanego węgla. Chcemy zrozumieć, jak cały system ziemski zareaguje na obecną szybką emisję CO2. PETM nie jest przykładem idealnym, ale jest najlepszym, jaki mamy. Dzisiaj emisja jest znacznie szybsza, mówi główna autorka badań, Laura Hayes. Dotychczasowe badania PETM opierały się na nielicznych danych pozyskanych z oceanów, które następnie poddawano modelowaniu komputerowemu. Autorzy najnowszych badań podeszli do nich nieco inaczej. Hodowali oni otwornice w morskiej wodzie, której skład dobrali tak, by przypominał wodę z czasów PETM. Odnotowywali, jak w czasie wzrostu otwornice absorbowały do muszli bor. Następnie porównali tak uzyskane dane z danymi na temat boru w muszlach skamieniałych otwornic, znalezionych na dnie Pacyfiku i Atlantyku. To pozwoliło im na zidentyfikowanie specyficznych sygnatur izotopów węgla związanych z ich pochodzeniem. Tak przeprowadzone badania wykazały, że w czasie PETM źródłem większości węgla w oceanach była aktywność wulkaniczna. Prawdopodobnie centrum tej aktywności stanowiły okolice obecnej Islandii. W tym czasie na północnym Atlantyku powstała duża prowincja magmatyczna NAIP. Jak wiemy z wcześniejszych badań, na przestrzeni co najmniej 4–5 tysięcy lat wulkany intensywnie wyrzucały węgiel do atmosfery. Autorzy najnowszych badań obliczyli, że w tym czasie do oceanów przedostało się nawet 14,9 biliarda ton węgla, czyli o 2/3 więcej, niż było go wcześniej. Obecnie oceany również pochłaniają coraz więcej węgla, a dowody wskazują, że dzieje się to znacznie szybciej niż poprzednio. Poziom dwutlenku węgla w atmosferze wzrósł z 280 ppm w epoce przedprzemysłowej do 415 obecnie. Byłby jeszcze wyższy, gdyby węgiel nie był wchłaniany przez oceany. Jako, że trafia on do wody, ta staje się coraz bardziej kwaśna, a rosnąca kwasowość wpływa na organizmy żyjące w oceanach. Jeśli dodaje się węgla powoli, organizmy żywe mają czas się zaadaptować. Gdy jednak jest to bardzo szybki proces, to pojawia się problem. W przeszłości zwiększanie ilości węgla w oceanach miało niedobre konsekwencje, mówi współautorka badań, Bärbel Hönish. Uczona przypomina, że mimo wolniejszego zakwaszania oceanów w czasie PETM doszło do wymierania wielu gatunków. Teraz dodajemy go do oceanów znacznie szybciej i konsekwencje naszych działań będą prawdopodobnie bardzo poważne. « powrót do artykułu

Przed około 56 milionami lat, u zbiegu paleocenu i eocenu na Ziemi rozpoczęło się globalne ocieplenie. W ciągu zaledwie 20 000 lat do atmosfery przedostały się olbrzymie ilości dwutlenku węgla, a średnie temperatury na planecie wzrosły o 5–8 stopni Celsjusza. Na arktycznych porośniętych palmami plażach wygrzewały się krokodyle, a średnie szerokości geograficzne pokryły mokradła i dżungla. Wydarzenie to, znane jako paleoceńsko-eoceńskie maksimum termiczne (PETM) szczególnie interesuje naukowców, gdyż dzięki niemu próbują dowiedzieć się więcej o możliwych skutkach obecnych zmian klimatu. Dotychczas wysunięto wiele hipotez dotyczących przyczyn emisji CO2 i ocieplenia. Mówi się zarówno o zwiększeniu wulkanizmu, uderzeniu komety, jak i emisji metanu z oceanicznych hydratów. Najnowsze badania sugerują, że początkiem PETM były niewielkie zmiany orbity Ziemi wokół Słońca. Profesorowie Lucas Lourens z Uniwersytetu w Utrechcie i Richard Zeebe z Uniwersytetu Hawajskiego wykorzystali rdzenie pobrane z dna oceanicznego. Wiek pobranego materiału waha się od 53 do 58 milionów lat, a wyniki jego badań wyjątkowo dobrze pasują do obliczeń skali astronomicznej. Jeśli przyjrzymy się ostatnim 100 milionom lat, zauważymy związek pomiędzy ekscentrycznością orbity Ziemi a klimatem, mówi Zeebe. Uczeni przyjrzeli się rodzajom osadów, jakie pojawiły się w okresie, gdy rozpoczynało się PETM. Zauważyli tam regularne wzorce, które powiązali z ekscentrycznością orbity wyliczoną na podstawie modeli astronomicznych. Jako, że margines błędu sięga zaledwie 0,1%, można z dużą dozą prawdopodobieństwa stwierdzić, że początek PETM zbiegł się z maksimum ekscentryczności orbity Ziemi wokół Słońca. To zaś sugeruje, że gwałtowne zmiany klimatu zostały wywołane właśnie tym zjawiskiem. W tym czasie klimat na Ziemi już i tak powoli się ocieplał, zmiana orbity stała się dodatkowym mechanizmem, który spowodował całą lawinę wydarzeń prowadzących do szybkiego ocieplenia się klimatu. PETM jest obecnie dla nas bardzo interesujący, gdyż to jeden z niewielu okresów, gdy Ziemia ocieplała się tak szybko i gwałtownie. Pokazuje on, jak dodatkowy mechanizm może wywołać całą reakcję łańcuchową. To też może być dobrym wyznacznikiem tego, co może czekać nas w przyszłości, gdy niewielkie zmiany zostają przez jeden dodatkowy element przekształcone w wielkie gwałtowne zmiany. « powrót do artykułu

Około 56 milionów lat temu, czyli 9 milionów lat po upadku meteorytu, który zabił dinozaury, na Ziemi doszło do kolosalnych zmian klimatycznych. Temperatura na planecie wzrosła o 6 stopni Celsjusza. Wyższa temperatura utrzymywała się przez około 150 000 lat, gdyż tyle czasu potrzeba było, by nadmiar węgla w oceanach i atmosferze został wchłonięty i uwięziony w osadach dennych. Przyczyną paleoceńsko-eoceńskie maksimum termicznego (PETM) było pojawienie się w atmosferze i oceanach około 2,5 biliona ton węgla. Istnieje wiele teorii na temat jego pochodzenia. Niektórzy twierdzą, że został on wyrzucony przez wulkany, według innych pochodził on z pożarów torfowisk lub został przyniesiony przez meteoryty. Problem jednak w tym, że nie ma żadnych dowodów na masowe pożary, uderzenia meteorytów, żadnych warstw sadzy. Naukowcy z Rice University uważają, że węgiel pochodził z bogatych w metan klatratów znajdujących się pod dnem morskim. Gdy morskie organizmy obumierają, opadają na dno i rozkładają się. Ciśnienie wody oraz jej niska temperatura nie dopuszczają do ucieczki metanu. Jego molekuły zostają uwięzione przez wodę i powstają bogate weń hydraty. Jako że w okresie przed PETM wody oceanów były cieplejsze niż obecnie, uważa się, iż warstwa, w której mogły powstawać hydraty była znacznie cieńsza, a zatem samych hydratów było mniej. Naukowcy z Rice stwierdzili jednak, że klatratów mogło być równie dużo, co obecnie. Zastosowaliśmy modele numeryczne i odkryliśmy, że jeśli oceany były cieplejsze, zawierały mniej rozpuszczonego tlenu, a kinetyka formowania się metanu była w nich szybsza - mówi profesor chemii George Hirasaki. Im mniej tlenu rozkładającego materię organiczną, tym więcej opada jej na dno. Tam, w wyższej temperaturze, mikroorganizmy szybciej zmieniają ją w metan. Z tego wynika, że mimo iż strefa, w której mogą powstawać hydraty jest mniejsza, to samych hydratów może być równie dużo co obecnie. Wciąż pozostaje zagadką, jakie wydarzenie mogło doprowadzić do szybkiego uwolnienia metanu z klatratów. Uczeni z Rice udowodnili jednak, że nie wolno ich wykluczać jako źródła nadmiarowego węgla, który pojawił się w atmosferze przed 56 milionami lat. Naukowcy ostrzegają, że ludzkość, spalając paliwa kopalne, może uruchomić mechanizm gwałtownego uwalniania się metanu z klatratów. Z drugiej jednak strony zauważają, że same klatraty mogą być bardzo dobrym źródłem czystej energii, gdyż spalany metan emituje mniej dwutlenku węgla niż inne paliwa kopalne.

Większość naukowców uważa, że wzrost poziomu dwutlenku węgla oraz średnich temperatur zaszkodzi bioróżnorodności lasów deszczowych. Jednak ostatnio ogłoszone wyniki wieloletnich badań sugerują, że może stać się inaczej. Carlos Jamarillo wraz ze swoimi kolegami ze Smithsonian Tropical Research Institute z Panamy chcieli dowiedzieć się, jaki wpływ na różnorodność lasu deszczowego może mieć globalne ocieplenie. Aby to sprawdzić, postanowili przyjrzeć się podobnym okresom, które miały miejsce w historii. Jedno z nich to paleoceńsko-eoceńskie maksimum termiczne (PETM), które miało miejsce 56,3 miliona lat temu. Wówczas, w ciągu 10-20 tysięcy lat średnie temperatury na Ziemi zwiększyły się o 3-5 stopni Celsjusza, a poziom dwutlenku węgla był dwuipółkrotnie wyższy niż obecnie. Jaramillo i jego zespół przez siedem lat szukali w lasach tropikalnych Kolumbii i Wenezueli odpowiednich miejsc z których można było pobrać próbki skamielin i badali nasiona oraz pyłki pochodzące ze wspomnianego okresu. Badania wykazały, że chociaż w czasie maksimum termalnego część gatunków roślin wyginęło, pojawiło się wiele innych, wśród nich całe rodziny. To pokazuje, że rosnące temperatury przyczyniły się do wzrostu bioróżnorodności. W tym właśnie czasie na Ziemi pojawiły się mitrowate czy męczennicowate. Należy jednak pamiętać, że obecny wzrost temperatur wcale nie musi przynieść tak pozytywnych efektów. To kwestia tempa, jak szybko będzie się ogrzewało, to najważniejsza sprawa - mówi Guy Harrington, paleobiolog z University of Birmigham. Jeśli bowiem zmiany będą zbyt szybkie, rośliny nie zdążą się przystosować do nowych warunków. Ponadto, jak zauważa uczony, niezwykle ważny będzie też dostęp do wody. Podczas PETM w tropikach jej nie zabrakło. Obecnie nie wiadomo, jaki wpływ na poziom opadów w okolicach równikowych będzie miało ocieplenie. Harrington mówi też, że pozytywny wpływ PETM mógł ograniczać się tylko do lasów deszczowych. Z jego własnych badań, prowadzonych w Ameryce Północnej, wynika, że w tym czasie wyginęło tam wiele gatunków zwierząt. Sam Jaramillo uważa, że obecnie największym zagrożeniem dla różnorodności lasów deszczowych nie jest ocieplanie się klimatu, a wycinanie drzew.