Земля имеет удивительного нового игрока в климатической игре: кислород. Хотя кислород не является парниковым газом, удерживающим тепло, его концентрация в нашей атмосфере может влиять на то, сколько солнечного света достигает земли, и новые модели предполагают, что этот эффект изменил климат в прошлом.
Связанный контент
- Океанские мертвые зоны становятся хуже во всем мире из-за изменения климата
- Больше двуокиси углерода в воздухе делает некоторые культуры менее питательными
Кислород в настоящее время составляет около 21 процента газов в атмосфере планеты, но этот уровень не был стабильным на протяжении истории Земли. Первые пару миллиардов лет в атмосфере было мало кислорода. Затем, около 2, 5 миллиардов лет назад, кислород начал добавляться в атмосферу в результате фотосинтеза цианобактерий. «Кислород вырабатывается как отход от фотосинтеза. Он потребляется через дыхание », - объясняет специалист по климату Мичиганского университета Крис Поулсен, ведущий автор исследования, опубликованного сегодня в журнале Science .
Этот ненужный продукт вызвал массовое вымирание, известное как Великое событие оксигенации. Но со временем появились новые формы жизни, которые используют или удаляют кислород при дыхании, и уровень кислорода в атмосфере продолжает увеличиваться. «Производство и захоронение растительного вещества в течение длительных периодов приводит к повышению уровня кислорода», - объясняет Поулсен. Уровни могут снова упасть, когда это захваченное древнее органическое вещество становится открытым на земле, и такие элементы, как железо, реагируют с кислородом из атмосферы, реакция, называемая окислительным выветриванием. В результате этих процессов уровень кислорода в атмосфере варьировался от 10% до 35% за последние 540 миллионов лет или около того.
Поулсен и его коллеги изучали климат и растения позднего палеозоя, и во время встречи они начали говорить о том, могли ли уровни кислорода как-то повлиять на климат в прошлом. Исследования показали, что атмосферный углекислый газ был основным фактором, влияющим на климат, в течение глубокого времени, поэтому большая часть роли кислорода была незначительной.
Но компьютерные модели, основанные на углеродных данных, не смогли объяснить все в записи. Например, сеноман, возраст позднего мела, был отмечен высокими углекислым газом и высокими температурами, но модели этого времени обычно выплевывают полярные температуры и скорости выпадения осадков, которые являются слишком низкими по сравнению с данными, взятыми из палеогеологических данных. Таким образом, Поулсен начал модифицировать климатическую модель, чтобы проверить идею о кислороде, и результаты показали, что изменения концентрации кислорода действительно оказали влияние через серию обратных связей.
«Снижение уровня кислорода разжижает атмосферу, позволяя большему количеству солнечного света достигать поверхности Земли», - объясняет Поулсен. Больше солнечного света позволяет большему количеству влаги испаряться с поверхности планеты, что увеличивает влажность. Поскольку водяной пар является парниковым газом, у поверхности Земли задерживается больше тепла, и температура повышается. Повышенная влажность и температура также приводит к увеличению осадков. Напротив, когда концентрации кислорода выше, атмосфера становится толще и рассеивает больше солнечного света. В результате для удержания тепла остается меньше водяного пара.
Исследователи утверждают, что добавление кислорода в другие периоды времени может привести к более точным моделям прошлого планеты. Но Поульсен предупреждает, что исследование не влияет на то, что известно о нынешнем климате Земли. Климат планеты сегодня меняется, потому что уровни парниковых газов, таких как углекислый газ и метан, резко возрастают - кислород не является фактором.
«Уровень кислорода сегодня падает, но очень медленными темпами, примерно десятками частей на миллион в год, - говорит он. - Этот показатель слишком медленный, чтобы влиять на климат в современном мире». Однако дайте планете еще миллион лет и будущие климатологи должны будут добавить кислород к своим моделям, чтобы получить полную картину.
