Globaalne süsinikuring mõjutab oluliselt Maa kliimat. Sellegipoolest on elu Maal viimased 3.7 miljardit aastat peksnud. Maa ajaloo mõistmine, inimtekkeliste kliimamuutuste pikaajalised mõjud ja planeetide asustatavus sõltuvad sellest, kuidas kliimat geoloogilises ajaskaalas hoitakse.
MIT Teadlased on kinnitanud, et Maal on "stabiliseeriv tagasiside" mehhanism, mis toimib miljonite aastate jooksul, et tõmmata kliima servast tagasi ja hoida globaalset temperatuuri stabiilses ja elamiskõlblikus vahemikus.
Teadlaste sõnul on selleks võimalikuks mehhanismiks silikaatilmastiku mõju. See on geoloogiline protsess, mille käigus silikaatkivimite aeglane ja püsiv murenemine hõlmab keemilisi reaktsioone, mis lõpuks tõmbavad süsinikdioksiid atmosfäärist välja ja ookeanisetetesse, püüdes gaasi kividesse.
Teadlased eeldasid pikka aega, et silikaadi ilmastikumõjul on oluline roll selle kontrollimisel Maa süsinikuringe. Selle mehhanism võib pakkuda geoloogiliselt püsivat jõudu süsinikdioksiidi ja globaalsete temperatuuride kontrolli all hoidmisel. Seni pole aga täheldatud otseseid tõendeid sellise tagasiside pideva toimimise kohta.
Selle uuringu jaoks uurisid teadlased paleokliima andmeid, mis registreerisid muutused globaalses keskmises temperatuuris viimase 66 miljoni aasta jooksul. Hiljem tegi meeskond matemaatilist analüüsi rakendades kindlaks, kas andmed näitasid mingeid mustreid, mis on iseloomulikud stabiliseerivatele nähtustele, mis piirasid globaalset temperatuuri geoloogilisel ajaskaalal.
Nad avastasid, et sadade tuhandete aastate jooksul näib tõepoolest olevat pidev muster, milles Maa temperatuuri kõikumised taltsutatakse. Selle efekti kestus on võrreldav silikaadi ilmastikutingimuste prognoositud ajavahemikega.
Teadlased uurisid globaalsete temperatuurikõikumiste andmeid geoloogilise ajaloo kaudu. Nad soovisid kinnitada, kas tagasiside stabiliseerimine on tõesti toiminud. Nad kasutasid mitmesuguseid varasemate teadlaste saadud globaalseid temperatuurirekordeid, sealhulgas säilinud Antarktika jää tuumad ja andmed eelajalooliste merefossiilide ja kestade keemilise koostise kohta.
Constantin Arnscheidt, MIT-i maa-, atmosfääri- ja planeediteaduste osakonna (EAPS) kraadiõppur, ütles: "Kogu see uuring on võimalik ainult seetõttu, et nende süvamere temperatuurirekordite eraldusvõime parandamisel on tehtud suuri edusamme. Nüüd on meil andmeid 66 miljoni aasta tagused andmed, kusjuures andmepunktide vahe on kõige rohkem tuhandeid aastaid.
Matemaatiline analüüs, mida teadlased uuringus kasutasid, hõlmas stohhastilisi diferentsiaalvõrrandeid. Neid võrrandeid kasutatakse tavaliselt laialdaselt kõikuvate andmekogumite mustrite paljastamiseks.
Arnscheidt selgitab, "Saime aru, et see teooria ennustab, mida te ootate Maa temperatuur ajalugu näeks välja selline, nagu oleks olnud teatud ajavahemikel toiminud tagasisidet.
Tänu sellele lähenemisele saavad teadlased analüüsida maailma keskmiste temperatuuride ajalugu viimase 66 miljoni aasta jooksul. Samuti määrasid nad kindlaks, kas iga aja jooksul ilmnes stabiliseeriva tagasiside mustreid.
MIT-i geofüüsika professor Daniel Rothman ütles: «Mingil määral on tunne, et su auto kihutab mööda tänavat ja kui vajutad pidurit, libised enne peatumist tükk aega. On ajakava, mille jooksul hõõrdetakistus või stabiliseeriv tagasiside käivitub, kui süsteem naaseb püsiolekusse.
Temperatuuri kõikumised peaksid aja jooksul suurenema ilma tagasisidet stabiliseerimata. Töörühma uurimine tuvastas aga režiimi, mille puhul muutused ei paranenud, mis viitab sellele, et stabiliseerimismehhanism oli paigas enne, kui kõikumised muutusid ülemääraseks. Teadlaste silikaadi ilmastikuoludele ennustatud sajad tuhanded aastad langevad kokku selle stabiliseeriva toime ajakavaga.
Teadlased leidsid, et andmed ei näidanud pikema aja jooksul stabiliseerivat tagasisidet. See tähendab, et üle miljoni aasta pikema aja jooksul ei näi globaalsete temperatuuride korduvat tagasitõmbumist. Mis on nende pikemate ajavahemike jooksul globaalseid temperatuure kontrolli all hoidnud?
Rothman ütles: "On idee, et juhus võis mängida olulist rolli selle kindlaksmääramisel, miks elu on veel enam kui 3 miljardi aasta pärast olemas."
Teisisõnu, kuna Maa temperatuurid kõiguvad pikema aja jooksul, võivad need kõikumised olla geoloogilises mõttes piisavalt väikesed, et jääda vahemikku, kus stabiliseeriv tagasiside, näiteks silikaadi ilmastikumõju, võib kliimat perioodiliselt kontrolli all hoida ja täpsemini, elamiskõlblikus tsoonis.
Ajakirja viide:
- Constantin W. Arnscheidt et al. Stabiliseerivate Maa süsteemi tagasiside olemasolu või puudumine erinevatel ajaskaaladel. Teadus ettemaksed. DOI: 10.1126/sciadv.adc9241
