Исследование, опубликованное 22 мая в находящемся в открытом доступе журнале Nature Communications, смотрит на ключевой аспект круговорота углерода, процесса, которым атомы углерода перемещаются между воздухом, скалами и океанами. Результаты подвергают сомнению роль скал в урегулировании температуры нашей планеты по долгим временным рамкам.
«Понимая, как Земля, перешедшая от климата оранжереи в возрасте динозавров к сегодня, могла помочь нам лучше понять долгосрочные последствия будущего изменения климата», сказал соответствующий автор Джошуа Криссэнсен-Тоттон, подводный докторант в Земле и космических исследованиях.Текущее понимание – то, что климатом Земли управляет за периоды миллионов лет естественный термостат, связанный с наклоном скал. Углекислый газ выпущен в воздух вулканами, и этот газ может тогда раствориться в дождевой воде и реагировать с богатыми кремнием континентальными скалами, вызывая химический наклон скал.
Этот растворенный углерод тогда течет вниз реки в океан, где это в конечном счете заперто в содержащем углерод известняке на морском дне.Как мощный парниковый газ, атмосферный углекислый газ также улавливает тепло от солнца. И более теплая Земля увеличивает темп химического выветривания и вызывая больше ливня и ускоряя химические реакции между дождевой водой и скалой.
Со временем сокращение количества углекислого газа в воздухе этим методом охлаждает планету, в конечном счете возвращая климат к более умеренным температурам – или изображение учебника – также.«Общее представление состояло в том, что, если больше углекислого газа выпущено, темп выветривания увеличений, и уровней углекислого газа и температуры смягчен», соавтор Дэвид Кэтлинг, подводный преподаватель Земли и космических исследований. «Именно своего рода долгосрочный термостат защищает Землю от получения слишком теплого или слишком холодного».Новое исследование началось, когда исследователи намеревались определять условия во время самой ранней жизни на Земле, приблизительно 3,5 миллиардах к 4 миллиарда лет назад.
Они сначала проверили свои идеи о том, чему они верили, чтобы быть довольно хорошо понятым периодом времени: прошлые 100 миллионов лет, когда скала и отчеты окаменелости температур, уровней углекислого газа и других экологических переменных существуют.Климат земли 100 миллионов лет назад очень отличался с сегодняшнего дня. Во время середины мелового периода полюса были на 20 – 40 градусов Цельсия теплее, чем подарок. Углекислый газ в воздухе был, более чем удваивают сегодняшние концентрации.
Моря составляли 100 метров на 330 футов выше, и динозавры бродили около свободных ото льда полюсов.Исследователи создали компьютерное моделирование потоков углерода, требуемого соответствовать всем геологическим отчетам, таким образом воспроизведя драматический переход от теплой середины времен мелового периода к сегодня.«Мы нашли, что, чтобы быть в состоянии объяснить все данные – температура, CO2, океанская химия, все – зависимость химического наклона на температуре должна быть намного более слабой, чем, обычно принималось», сказал Криссэнсен-Тоттон. «У Вас также должно быть что-то еще темпы выветривания изменения, который не имеет никакого отношения к температуре».
Геологи ранее оценили, что повышение температуры 7 C удвоит темп химического наклона. Но новые результаты показывают, что больше чем три раза, что температурный скачок или 24 C, требуется, чтобы удваивать уровень, по которому смыта скала.
«Это – просто намного менее эффективный термостат», сказал Криссэнсен-Тоттон.Авторы предполагают, что другой механизм, управляющий темпом наклона, может быть то, сколько земли выставлено над уровнем моря и крутизна поверхности Земли. Когда тибетское Плато было сформировано приблизительно 50 миллионов лет назад, более крутые поверхности, возможно, увеличили глобальный уровеньиз химического наклона, опущения больше CO2 и сбивания климат к сегодняшним более умеренным температурам.«Ретроспективно, наши результаты имеют большой смысл», сказал Кэтлинг. «Скалы говорят нам, что у Земли было большое колебание в температуре по геологической истории, таким образом, естественный термостат Земли не может быть очень трудным».
Их вычисления также указывают на более сильные отношения между атмосферным CO2 и температурой, известной как чувствительность климата. Удвоение CO2 в атмосфере в конечном счете вызвало увеличение 5 или 6 градусов Цельсия в глобальных температурах, которое является о дважды типичных прогнозах для изменения температуры за века для подобного удвоения CO2 из-за человеческой эмиссии.Хотя не заключительное слово, исследователи сказали, эти числа – плохие новости для сегодняшних изменений климата.«Что все это означает, то, что в очень длинном сроке, наши отдаленные потомки могут ожидать больше потепления для намного дольше, если уровни углекислого газа и температуры продолжат повышаться», сказал Кэтлинг.
Исследователи теперь применят свои вычисления к другим периодам геологического прошлого.«Это будет иметь последствия для углеродных циклов в течение других времен в истории Земли и в ее будущее, и потенциально для других скалистых планет вне солнечной системы», сказал Криссэнсен-Тоттон.