
Amerykańscy naukowcy badają starożytny okres ziemi, który uważa się za naturalny odpowiednik epoki współczesnej emisji dwutlenku węgla przez człowieka. Sprawdzi co pokazują badania
30 stycznia, 2022Nowe badanie starożytnego okresu, który jest uważany za najbliższy naturalny odpowiednik epoki współczesnej emisji dwutlenku węgla przez człowieka, wykazało, że masowy wulkanizm wysyłał wielkie fale węgla do oceanów w ciągu tysięcy lat — ale ta natura nie zbliżyła się do tego, co ludzie robią dzisiaj. Badanie szacuje, że ludzie teraz wprowadzają pierwiastek trzy do ośmiu razy szybciej, a być może nawet więcej. Konsekwencje dla życia zarówno w wodzie, jak i na lądzie są potencjalnie katastrofalne. Odkrycia ukazały się w tym tygodniu w czasopiśmie Proceedings of the National Academy of Sciences.
Naukowcy z Obserwatorium Ziemi Lamont-Doherty na Uniwersytecie Columbia zbadali warunki oceaniczne sprzed 55,6 mln lat, czyli czas znany jako paleoceńsko-eoceńskie maksimum termiczne (PETM). Wcześniej planeta była już znacznie cieplejsza niż obecnie, a gwałtownie wzrastający poziom CO2 w PETM podniósł temperaturę o kolejne 5 do 8 stopni C (9 do 14 stopni F). Oceany pochłonęły duże ilości węgla, wywołując reakcje chemiczne, które spowodowały, że wody stały się silnie kwaśne i zabijają lub niszczą wiele gatunków morskich.
Naukowcy wiedzieli o wzroście węgla w PETM od lat, ale do tej pory nie wiedzieli, co go spowodowało. Oprócz wulkanizmu, hipotezy obejmowały nagłe rozpuszczenie zamarzniętego metanu (który zawiera węgiel) z błota na dnie oceanu, a nawet zderzenie z kometą. Naukowcy nie byli również pewni, ile dwutlenku węgla było w powietrzu, a tym samym ile pochłonęły oceany. Nowe badanie utrwala zarówno teorię wulkanu, jak i ilość węgla, który został uwolniony do powietrza.
Badania są bezpośrednio związane z dniem dzisiejszym, powiedziała główna autorka Laura Haynes, która przeprowadziła je jako doktorantka w Lamont-Doherty. „Chcemy zrozumieć, w jaki sposób system ziemski zareaguje teraz na gwałtowne emisje CO2” – powiedziała. „PETM nie jest idealnym analogiem, ale jest najbliższą rzeczą, jaką mamy. Obecnie sprawy toczą się znacznie szybciej”. Haynes jest obecnie adiunktem w Vassar College.
Do tej pory badania morskie nad PETM opierały się na skąpych danych chemicznych z oceanów i założeniach opartych na pewnym stopniu domysłów, które naukowcy wprowadzili do modeli komputerowych.
Autorzy nowego badania odnieśli się do pytań bardziej bezpośrednio. Dokonali tego poprzez hodowanie w wodzie morskiej drobnych skorupiaków zwanych otwornicami, które sformułowali tak, aby przypominały silnie kwaśne warunki PETM. Zanotowali, w jaki sposób organizmy podczas wzrostu pobierały pierwiastek bor do swoich skorupek. Następnie porównali te dane z analizami boru ze skamieniałych otwornic w rdzeniach dna oceanu Pacyfiku i Atlantyku, które obejmują PETM. To pozwoliło im zidentyfikować sygnatury izotopów węgla związane z określonymi źródłami węgla. To wskazywało, że głównym źródłem były wulkany — prawdopodobnie z masowych erupcji skupionych wokół dzisiejszej Islandii, gdy otworzył się Ocean Północnoatlantycki, a północna Ameryka Północna i Grenlandia oddzieliły się od północnej Europy.
Naukowcy twierdzą, że impulsy węgla, które według innych szacunków trwały od co najmniej 4000 do 5000 lat, dodały do oceanów aż 14,9 biliardów ton węgla — o dwie trzecie więcej niż ich poprzednia zawartość. Węgiel pochodziłby z CO2 emitowanego bezpośrednio w wyniku erupcji, spalania otaczających skał osadowych oraz metanu wydobywającego się z głębin. Gdy oceany pochłaniały węgiel z powietrza, wody stały się silnie kwaśne i pozostawały takie przez dziesiątki tysięcy lat. Istnieją dowody na to, że zabiło to wiele organizmów głębinowych, a prawdopodobnie także inne stworzenia morskie.
Obecnie emisje ludzkie powodują gwałtowny wzrost ilości dwutlenku węgla w atmosferze, a oceany ponownie pochłaniają jego znaczną część. Różnica polega na tym, że wprowadzamy go znacznie szybciej niż wulkany — w ciągu dziesięcioleci zamiast tysiącleci. Poziomy atmosfery wzrosły z około 280 części na milion w XVIII wieku do około 415 obecnie i są na dobrej drodze do szybkiego wzrostu. Poziomy atmosfery byłyby już znacznie wyższe, gdyby oceany nie absorbowały tak dużo. Jak to robią, szybkie zakwaszenie zaczyna stresować życie morskie.
'Jeśli dodasz węgiel powoli, żywe istoty mogą się przystosować. Jeśli zrobisz to bardzo szybko, to jest naprawdę duży problem’ – powiedział współautor badania Bärbel Hönisch, geochemik z Lamont-Doherty. Zwróciła uwagę, że nawet przy znacznie wolniejszym tempie PETM, życie morskie odnotowało poważne wymieranie. „Przeszłość przyniosła naprawdę tragiczne konsekwencje, a to nie wróży dobrze na przyszłość” – powiedziała. „Wyprzedzamy przeszłość, a konsekwencje prawdopodobnie będą bardzo poważne”.