Прилив сильного глобального потепления 55 миллионов лет назад был вызван не одним, а двумя выбросами парниковых газов в атмосферу, и темпы роста говорят о том, что древнее потепление может дать важные уроки для того, чего ожидать от сегодняшнего изменения климата.
Связанный контент
- Спад, а не фрекинг, снизил выбросы углерода в США
- Чему мы можем научиться, выкапывая секреты глубокого углерода Земли
- Путешествие через глубокое время с этой интерактивной землей
- Газ, вероятно, метан, утекает с 570 мест у восточного побережья
Один из лучших способов изучить, как вызванное человеком глобальное потепление повлияет на Землю в будущем, - это изучить, как наша планета реагировала на изменение климата в прошлом. Многие исследователи считают, что палеоцено-эоценовый тепловой максимум (ПЭТМ) 55 миллионов лет назад особенно актуален для нашей нынешней ситуации, поскольку он также включал в себя массивный выброс углерода в атмосферу, что привело к росту мировых температур.
Однако не все исследователи были уверены, что нам есть чему поучиться у PETM. Некоторые исследования показали, что тогда климат изменялся гораздо медленнее, чем сейчас, и атмосферный углерод накапливался постепенно в течение 20 000 лет, возможно, из-за медленного выделения вулканических газов. Другие исследования пришли к выводу, что изменения PETM произошли слишком быстро для сравнения с нашей нынешней ситуацией. Исследование, проведенное в прошлом году, показало, что атмосферный углерод взлетел всего за несколько лет, возможно, из-за огромного притока углерода в результате воздействия кометы.
Но последние геологические данные, опубликованные сегодня в Nature Geoscience, делают эти «слишком медленные» и «слишком быстрые» сценарии потепления начинают казаться маловероятными. Вместо этого скорость изменений, вероятно, была «правильной» для проведения современных сравнений.
Исследователи во главе с Гейбом Боуэном из Университета Юты пробурили 820-футовое ядро из-под Пауэлла, штат Вайоминг. Их образец прорезает древние почвы - теперь превращенные в камень - которые образовались до, во время и после ПЭТМ. Слои почвы содержат тысячи карбонатных конкреций, каждый из которых содержит разновидности углерода, которые отражают состав атмосферы во время образования конкреций. Измеряя эти разновидности или изотопы в каждом узле, исследователи могли построить картину того, как углерод был добавлен в древнюю атмосферу. Это не первый случай, когда исследователи строят такую углеродную запись для PETM - аналогичные профили были сделаны с использованием информации из кернов морских отложений. Но морские отложения взбиваются при закапывании животных, размывая детали углеродной картины таким образом, что это не так легко происходит на суше, говорят исследователи.
Серые округлые конкреции карбоната усеивают эти осадочные керны, пробуренные в северном Вайоминге. (Бьянка Майбауэр, Университет Юты) Результаты показывают, что углерод закачивался в атмосферу в течение нескольких тысяч лет - примерно такими же темпами, как сегодняшние выбросы. Они также обнаружили, что в атмосферу попадает не менее 992 миллионов тонн углерода в год - это на порядок выше сегодняшнего годового показателя в 10, 5 миллиарда тонн.
Но, пожалуй, самым интересным открытием было то, что PETM, похоже, задействовал два отдельных импульса углерода. За несколько тысяч лет до того, как ПЭТМ вступил в полную силу, наступил недолгий период глобального потепления. Уровень углерода в атмосфере поднялся в течение, возможно, 1500 лет, оставался высоким в течение тысячелетия или около того, а затем быстро вернулся к норме. Еще через пару тысячелетий уровень углерода снова взлетел, но на этот раз он оставался высоким в течение десятков тысяч лет, что стало причиной настоящего события PETM.
«Это первое убедительное доказательство того, что эти два импульса были очень близко расположены во времени», - говорит соавтор исследования Скотт Винг, палеобиолог из Смитсоновского национального музея естественной истории. Это важное наблюдение, говорит он, потому что это означает, что мы можем лучше оценить, что именно вызвало PETM. «Это почти смущает, что мы еще не нашли причину», - говорит Винг. «Это первое, что кто-то хочет знать, но даже через 20 лет после определения PETM мы все еще спорим о причине».
Новые результаты, по-видимому, исключают очень медленный, вулканически вызванный сценарий - углерод попал в окружающую среду слишком быстро, чтобы это сработало. И поскольку было два различных импульса потепления, сценарий кометы также выглядит слабым. «Тогда вам нужно иметь две отдельные кометы - это звучит как особая мольба», - говорит Винг.
Палеобиолог Скотт Винг из Смитсоновского института хранит образец керна, пробуренный из формации Уилвуд в Вайоминге в ходе исследования глобального потепления, проведенного под руководством Университета штата Юта почти 56 миллионов лет назад. (Уильям Клайд, Университет Нью-Гемпшира) Вместо этого авторы утверждают, что выброс метана из отложений ниже морского дна объясняет как скорость изменения, так и странные двойные импульсы. Этот метан обычно надежно запирается в твердой форме, называемой клатратом метана, но даже подводного оползня могло бы быть достаточно, чтобы дестабилизировать участок морского дна и разблокировать обширные клатратные отложения. Такое событие могло бы вызвать кратковременный импульс глобального потепления перед главным событием PETM.
В ответ на этот начальный импульс земные океаны, возможно, впитали избыточное атмосферное тепло. Если они сделали, однако, возможно, что этот естественный механизм восстановления вызвал главное событие. По словам Винга, более теплые океаны могут сами дестабилизировать клатратные отложения, что может объяснить, откуда появился второй импульс углерода. Если этот сценарий верен, это делает PETM еще более актуальным для сегодняшнего дня - океаны снова прогреваются, и клатратные отложения под морским дном снова начинают дестабилизироваться.
Клатраты метана, высвобождаемые из отложений в российском озере Байкал, по-видимому, пузырились во льду. (Луиза Мюррей / Роберт Хардинг World Imagery / Corbis) «Сначала я немного скептически отнесся к исследованию - почвенные карбонаты обычно трудно интерпретировать», - говорит Хенрик Свенсен из Университета Осло, Норвегия. «Но это похоже на хорошее и тщательное исследование, которое действительно добавляет новые перспективы к PETM». То, что не ясно, добавляет Свенсен, - это то, почему двойной импульс на самом деле не проявился четко в других исследованиях, учитывая, что несколько групп геологи, работающие в других странах мира, использовали изотопы углерода в горных породах для воссоздания атмосферных условий во время ПЭТМ с относительно высокой степенью детализации.
Другие исследователи говорят, что видели намеки на два импульса в своих предыдущих исследованиях. Например, Ying Cui и Lee Kump из Университета штата Пенсильвания и их коллеги опубликовали в 2011 году анализ изотопов углерода в морских отложениях PETM у побережья Шпицбергена в Северном Ледовитом океане. «Мы также определили два импульса, связанных с кругами и сплющиванием, в отчете об изотопах углерода», - говорит Кумп.
Тем не менее, не все убеждены в том, что последние свидетельства звучат в качестве смертельного звона для предыдущих сценариев потепления. Джеймс Райт из Университета Рутгерса в соавторстве написал прошлогоднюю газету, утверждая, что потепление PETM произошло быстро, возможно, из-за кометы. Поскольку новые результаты показывают, что атмосферные условия нормализовались между первым и вторым импульсами, мы не можем быть уверены, что первый импульс имеет какое-либо прямое отношение к PETM, считает он. Это оставило бы возможность для второго импульса быть исключительно ответственным - это означает, что мы не можем полностью исключить сценарий кометы.
Если Винг и его коллеги правы, и событие глобального потепления PETM похоже на сегодняшнее, мы знаем, что это не идеальное сравнение. 55 миллионов лет назад мир был совсем другим. Например, еще до PETM планета была уже настолько теплой, что ледяных шапок не было. Мы также не должны слишком утешаться тем фактом, что PETM не вызвал массового вымирания, говорит Винг, потому что, хотя нынешнее глобальное потепление не угрожает существованию нашего вида, оно угрожает нашему образу жизни. «Мы говорим о массовых изменениях, которые могут вызвать невероятные человеческие страдания и потерю того, что нам всем дорого», - говорит он.
