Ο παγκόσμιος κύκλος άνθρακα ασκεί ουσιαστικό έλεγχο στο κλίμα της Γης. Ωστόσο, η ζωή στη Γη συνεχίζει να χτυπά τα τελευταία 3.7 δισεκατομμύρια χρόνια. Η κατανόηση της ιστορίας της Γης, οι μακροπρόθεσμες επιπτώσεις της ανθρωπογενούς κλιματικής αλλαγής και η πλανητική κατοίκηση εξαρτώνται από το πώς διατηρείται το κλίμα σε γεωλογικές χρονικές κλίμακες.
MIT Οι επιστήμονες έχουν επιβεβαιώσει ότι η Γη διαθέτει έναν μηχανισμό «σταθεροποιητικής ανάδρασης» που λειτουργεί για εκατομμύρια χρόνια για να απομακρύνει το κλίμα από την άκρη και να διατηρήσει τις παγκόσμιες θερμοκρασίες σε μια σταθερή, κατοικήσιμη περιοχή.
Σύμφωνα με τους επιστήμονες, αυτός ο πιθανός μηχανισμός είναι η πυριτική διάβρωση. Είναι μια γεωλογική διαδικασία με την οποία η αργή και σταθερή διάβρωση των πυριτικών πετρωμάτων περιλαμβάνει χημικές αντιδράσεις που τελικά προκαλούν διοξείδιο του άνθρακα έξω από την ατμόσφαιρα και σε ιζήματα των ωκεανών, παγιδεύοντας το αέριο σε πέτρες.
Για πολύ καιρό, οι επιστήμονες υπέθεταν ότι η διάβρωση του πυριτίου έχει σημαντικό ρόλο στον έλεγχο του Ο κύκλος του άνθρακα της Γης. Ο μηχανισμός του μπορεί να παρέχει μια γεωλογικά σταθερή δύναμη για να διατηρεί υπό έλεγχο το διοξείδιο του άνθρακα - και τις παγκόσμιες θερμοκρασίες. Ωστόσο, μέχρι τώρα δεν έχουν παρατηρηθεί άμεσες ενδείξεις για τη συνεχή λειτουργία τέτοιων ανατροφοδοτήσεων.
Για αυτή τη μελέτη, οι επιστήμονες μελέτησαν δεδομένα παλαιοκλίματος που κατέγραψαν αλλαγές στις μέσες παγκόσμιες θερμοκρασίες τα τελευταία 66 εκατομμύρια χρόνια. Αργότερα, εφαρμόζοντας μια μαθηματική ανάλυση, η ομάδα προσδιόρισε εάν τα δεδομένα αποκάλυψαν μοτίβα που χαρακτηρίζουν σταθεροποιητικά φαινόμενα που περιορίζουν τις παγκόσμιες θερμοκρασίες σε γεωλογικό χρονοδιάγραμμα.
Ανακάλυψαν ότι, για εκατοντάδες χιλιάδες χρόνια, όντως φαίνεται να υπάρχει ένα σταθερό μοτίβο στο οποίο οι ταλαντώσεις της θερμοκρασίας της Γης εξημερώνονται. Η διάρκεια αυτής της επίδρασης είναι συγκρίσιμη με τα χρονικά πλαίσια που προβλέπονται για τις καιρικές συνθήκες πυριτικού.
Οι επιστήμονες εξέτασαν τα δεδομένα των παγκόσμιων διακυμάνσεων της θερμοκρασίας μέσω της γεωλογικής ιστορίας. Ήθελαν να επιβεβαιώσουν εάν η σταθεροποιητική ανατροφοδότηση ήταν πράγματι αποτελεσματική. Χρησιμοποίησαν μια ποικιλία καταγραφών παγκόσμιας θερμοκρασίας που ελήφθησαν από προηγούμενους ερευνητές, συμπεριλαμβανομένων των διατηρημένων πάγος της Ανταρκτικής πυρήνες και δεδομένα για τη χημική σύνθεση των προϊστορικών θαλάσσιων απολιθωμάτων και οστράκων.
Ο Constantin Arnscheidt, μεταπτυχιακός φοιτητής στο Τμήμα Γης, Ατμόσφαιρας και Πλανητών Επιστημών του MIT (EAPS), είπε: «Ολόκληρη αυτή η μελέτη είναι δυνατή μόνο επειδή έχει σημειωθεί μεγάλη πρόοδος στη βελτίωση της ανάλυσης αυτών των καταγραφών θερμοκρασίας βαθέων υδάτων. Τώρα έχουμε δεδομένα 66 εκατομμύρια χρόνια πίσω, με σημεία δεδομένων το πολύ να απέχουν μεταξύ τους χιλιάδες χρόνια».
Η μαθηματική ανάλυση που χρησιμοποίησαν οι επιστήμονες στη μελέτη περιελάμβανε στοχαστικές διαφορικές εξισώσεις. Αυτές οι εξισώσεις χρησιμοποιούνται συνήθως για την αποκάλυψη μοτίβων σε ευρέως κυμαινόμενα σύνολα δεδομένων.
Ο Arnscheidt εξηγεί, «Συνειδητοποιήσαμε ότι αυτή η θεωρία κάνει προβλέψεις για το τι θα περιμένατε θερμοκρασία της γης η ιστορία να μοιάζει αν υπήρχαν ανατροφοδοτήσεις που ενεργούσαν σε συγκεκριμένα χρονοδιαγράμματα».
Χάρη σε αυτή την προσέγγιση, οι επιστήμονες μπορούσαν να αναλύσουν την ιστορία των μέσων παγκόσμιων θερμοκρασιών τα τελευταία 66 εκατομμύρια χρόνια. Προσδιόρισαν επίσης εάν εμφανίστηκαν μοτίβα σταθεροποιητικής ανατροφοδότησης μέσα σε κάθε χρονοδιάγραμμα.
Ο Daniel Rothman, καθηγητής γεωφυσικής στο MIT, είπε: «Σε κάποιο βαθμό, είναι σαν το αυτοκίνητό σας να τρέχει με ταχύτητα στο δρόμο και όταν πατάτε φρένο, γλιστράτε για πολλή ώρα πριν σταματήσετε. Υπάρχει ένα χρονοδιάγραμμα κατά το οποίο η αντίσταση τριβής ή η σταθεροποιητική ανάδραση ξεκινά όταν το σύστημα επιστρέφει σε σταθερή κατάσταση».
Οι διακυμάνσεις της θερμοκρασίας θα πρέπει να αυξάνονται με την πάροδο του χρόνου χωρίς σταθεροποίηση της ανάδρασης. Ωστόσο, η έρευνα της ομάδας εντόπισε ένα καθεστώς στο οποίο οι αλλαγές δεν βελτιώθηκαν, υποδηλώνοντας ότι υπήρχε ένας σταθεροποιητικός μηχανισμός πριν γίνουν υπερβολικές οι διακυμάνσεις. Τα εκατοντάδες χιλιάδες χρόνια που προβλέπονται από τους επιστήμονες για τη διάβρωση των πυριτικών ουσιών συμπίπτουν με το χρονοδιάγραμμα για αυτό το σταθεροποιητικό αποτέλεσμα.
Οι επιστήμονες διαπίστωσαν ότι τα δεδομένα δεν αποκάλυψαν καμία σταθεροποιητική ανατροφοδότηση σε μεγαλύτερα χρονοδιαγράμματα. Δηλαδή, δεν φαίνεται να υπάρχει επαναλαμβανόμενη υποχώρηση των παγκόσμιων θερμοκρασιών σε χρονοδιαγράμματα μεγαλύτερα από ένα εκατομμύριο χρόνια. Σε αυτά τα μεγαλύτερα χρονικά διαστήματα, λοιπόν, τι έχει κρατήσει υπό έλεγχο τις παγκόσμιες θερμοκρασίες;
Ο Ρόθμαν είπε, «Υπάρχει μια ιδέα ότι η πιθανότητα μπορεί να έπαιξε σημαντικό ρόλο στον προσδιορισμό του γιατί η ζωή εξακολουθεί να υπάρχει μετά από περισσότερα από 3 δισεκατομμύρια χρόνια».
Με άλλα λόγια, καθώς οι θερμοκρασίες της Γης κυμαίνονται σε μεγαλύτερες εκτάσεις, αυτές οι διακυμάνσεις μπορεί απλώς να είναι αρκετά μικρές με τη γεωλογική έννοια ώστε να βρίσκονται σε ένα εύρος που μια σταθεροποιητική ανάδραση, όπως η πυριτική καιρική, θα μπορούσε περιοδικά να κρατά υπό έλεγχο το κλίμα και πιο συγκεκριμένα, σε μια κατοικήσιμη ζώνη.
Αναφορά στο περιοδικό:
- Constantin W. Arnscheidt et al. Παρουσία ή απουσία σταθεροποιητικών ανατροφοδοτήσεων του γήινου συστήματος σε διαφορετικές χρονικές κλίμακες. Προκαταβολές ΕπιστήμηΕ DOI: 10.1126/sciadv.adc9241
