Det globale kulstofkredsløb udøver væsentlig kontrol over Jordens klima. Alligevel er livet på Jorden blevet ved med at slå i de sidste 3.7 milliarder år. Forståelse af Jordens historie, de langsigtede virkninger af menneskeskabte klimaændringer og planetarisk beboelighed afhænger af, hvordan klimaet opretholdes på geologiske tidsskalaer.
MIT Forskere har bekræftet, at Jorden har en "stabiliserende feedback"-mekanisme, der fungerer over millioner af år for at trække klimaet tilbage fra kanten og holde globale temperaturer inden for et stabilt, beboeligt område.
Ifølge videnskabsmænd er den mulige mekanisme silikatforvitring. Det er en geologisk proces, hvorved den langsomme og stabile forvitring af silikatsten involverer kemiske reaktioner, der i sidste ende trækker carbondioxid ud af atmosfæren og ind i havets sedimenter og fanger gassen i sten.
I lang tid har forskere antaget, at silikatforvitring har en væsentlig rolle i at kontrollere Jordens kulstofkredsløb. Dens mekanisme kan give en geologisk konstant kraft til at holde kuldioxid - og globale temperaturer - i skak. Der er dog ikke observeret direkte beviser for den fortsatte drift af sådan feedback indtil nu.
Til denne undersøgelse studerede forskere palæoklimadata, der registrerede ændringer i gennemsnitlige globale temperaturer over de sidste 66 millioner år. Senere ved at anvende en matematisk analyse afgjorde holdet, om dataene afslørede mønstre, der var karakteristiske for stabiliserende fænomener, der tøjlede globale temperaturer på en geologisk tidsskala.
De opdagede, at der over hundredtusinder af år faktisk ser ud til at være et konstant mønster, hvor Jordens temperatursvingninger tæmmes. Denne effekts varighed er sammenlignelig med de forudsagte tidsrammer for silikatforvitring.
Forskere så på data om globale temperatursvingninger gennem geologisk historie. De ønskede at bekræfte, om stabiliserende feedback faktisk har virket. De brugte en række globale temperaturregistreringer opnået af tidligere forskere, herunder bevarede Antarktis is kerner og data om den kemiske sammensætning af forhistoriske marine fossiler og skaller.
Constantin Arnscheidt, en kandidatstuderende i MIT's Department of Earth, Atmospheric and Planetary Sciences (EAPS), sagde: "Hele denne undersøgelse er kun mulig, fordi der er sket store fremskridt i at forbedre opløsningen af disse dybhavstemperaturrekorder. Nu har vi data, der går 66 millioner år tilbage, med datapunkter højst tusinder af år fra hinanden."
Den matematiske analyse, som videnskabsmænd brugte i undersøgelsen, omfattede stokastiske differentialligninger. Disse ligninger bruges almindeligvis til at afsløre mønstre i meget fluktuerende datasæt.
Arnscheidt forklarer, "Vi indså, at denne teori giver forudsigelser for, hvad du ville forvente Jordens temperatur historie til at se ud, hvis der havde været tilbagemeldinger, der virkede på bestemte tidsskalaer."
Takket være denne tilgang kunne forskere analysere historien om de gennemsnitlige globale temperaturer over de sidste 66 millioner år. De fastslog også, om der opstod mønstre for stabiliserende feedback inden for hver tidsskala.
Daniel Rothman, professor i geofysik ved MIT, sagde: ”Til en vis grad er det, som om din bil suser ned ad gaden, og når du sætter på bremsen, glider du længe, før du stopper. Der er en tidsskala, over hvilken friktionsmodstand eller stabiliserende feedback træder i kraft, når systemet vender tilbage til en stabil tilstand."
Temperatursvingninger bør stige med tiden uden at stabilisere feedback. Holdets undersøgelse identificerede dog et regime, hvor ændringer ikke blev forbedret, hvilket tyder på, at en stabiliseringsmekanisme var på plads, før udsvingene blev for store. De hundredtusinder af år, der er forudsagt af videnskabsmænd for silikatforvitring, falder sammen med tidsskalaen for denne stabiliserende effekt.
Forskere fandt, at dataene ikke afslørede nogen stabiliserende feedback på længere tidsskalaer. Det vil sige, at der ikke ser ud til at være nogen tilbagevendende tilbagetrækning af globale temperaturer på længere tid end en million år. Over disse længere tidsskalaer, hvad har så holdt de globale temperaturer i skak?
Rothman sagde, "Der er en idé om, at tilfældigheder kan have spillet en stor rolle i at bestemme, hvorfor liv stadig eksisterer efter mere end 3 milliarder år."
Med andre ord, da Jordens temperaturer svinger over længere strækninger, kan disse udsving bare tilfældigvis være små nok i geologisk forstand til at være inden for et område til, at en stabiliserende feedback, såsom silikatforvitring, periodisk kan holde klimaet i skak, og mere til det punkt, inden for en beboelig zone.
Journal Reference:
- Constantin W. Arnscheidt et al. Tilstedeværelse eller fravær af stabiliserende jordsystemfeedback på forskellige tidsskalaer. Science Forskud. DOI: 10.1126/sciadv.adc9241
