地球規模の炭素循環は、地球の気候を実質的に制御しています。 それでも、地球上の生命は、過去 3.7 億年間、鼓動し続けてきました。 地球の歴史、人為的気候変動の長期的な影響、および惑星の居住可能性を理解することは、気候が地質学的時間スケールでどのように維持されるかにかかっています。
マサチューセッツ工科大学（MIT） 科学者たちは、地球には何百万年にもわたって機能する「安定化フィードバック」メカニズムがあり、気候を端から引き戻し、地球の気温を安定した居住可能な範囲内に維持することを確認しました.
科学者によると、その可能性のあるメカニズムはケイ酸塩の風化です。 これは、ケイ酸塩岩のゆっくりとした着実な風化が最終的に引き寄せる化学反応を伴う地質学的プロセスです。 二酸化炭素 大気から海の堆積物に入り、ガスを石に閉じ込めます。
長い間、科学者たちはケイ酸塩の風化が地球の制御に重要な役割を果たしていると考えていました。 地球の炭素循環. そのメカニズムは、二酸化炭素と地球の気温を抑えるために地質学的に一定の力を提供する可能性があります。 しかし、そのようなフィードバックが継続的に運用されているという直接的な証拠はこれまで観察されていません。
この研究のために、科学者は過去 66 万年にわたる地球の平均気温の変化を記録した古気候データを研究しました。 その後、数学的分析を適用することで、チームは地質学的時間スケールで地球の気温を抑える安定化現象に特徴的なパターンをデータが明らかにしたかどうかを判断しました。
彼らは、何十万年にもわたって、地球の温度振動が緩和される一定のパターンがあるように見えることを発見しました。 この効果の持続時間は、ケイ酸塩の風化について予測された時間枠に匹敵します。
科学者たちは、地質史を通じて地球の気温変動のデータを調べました。 彼らは、フィードバックの安定化が実際に機能しているかどうかを確認したかった. 彼らは、以前の研究者によって得られたさまざまな地球の温度記録を使用しました。 南極の氷 先史時代の海洋化石と貝殻の化学組成に関するコアとデータ。
マサチューセッツ工科大学地球大気惑星科学部 (EAPS) の大学院生であるコンスタンティン・アルンシャイト氏は、次のように述べています。 「この研究全体が可能になったのは、これらの深海温度記録の解像度を改善する上で大きな進歩があったからです. 現在、66 万年前のデータがあり、データ ポイントの間隔はせいぜい数千年です。」
科学者が研究で使用した数学的分析には、確率微分方程式が含まれていました。 これらの方程式は、広く変動するデータセットのパターンを明らかにするためによく使用されます。
アルンシャイトは次のように説明しています。 「私たちは、この理論があなたが期待することを予測することに気付きました 地球の温度 特定のタイムスケールで作用するフィードバックがあった場合のように見える歴史。」
このアプローチのおかげで、科学者は過去 66 万年にわたる地球の平均気温の歴史を分析することができました。 彼らはまた、各タイムスケール内でフィードバックを安定させるパターンが出現するかどうかを判断しました。
MITの地球物理学教授であるダニエル・ロスマンは、次のように述べています。 「ある程度、車が通りをスピードを出して走っているようなもので、ブレーキを踏むと、止まるまでに長い間スライドします。 システムが安定した状態に戻ったときに、摩擦抵抗または安定化フィードバックが開始される時間スケールがあります。」
温度変動は、フィードバックを安定させることなく、時間とともに増加するはずです。 しかし、研究チームの調査では、変化が改善されないレジームが特定されており、変動が過度になる前に安定化メカニズムが整っていたことを示唆しています。 ケイ酸塩の風化について科学者が予測した数十万年は、この安定化効果のタイムスケールと一致します。
科学者たちは、データがより長い時間スケールで安定化フィードバックを明らかにしなかったことを発見しました. つまり、XNUMX 万年を超える時間スケールで、地球の気温が繰り返し引き戻されることはないようです。 では、これらのより長い時間スケールで、何が地球の気温を抑制していたのでしょうか?
ロスマン氏は、 「3億年以上経った今でも生命が存在する理由を決定する上で、偶然が大きな役割を果たした可能性があるという考えがあります。」
言い換えれば、地球の温度がより長い範囲にわたって変動するとき、これらの変動は、ケイ酸塩の風化などの安定化フィードバックが定期的に気候を抑えることができる範囲内に収まるほど、地質学的な意味で十分に小さい可能性があります。さらに言えば、ハビタブルゾーン内です。
ジャーナルリファレンス：
- コンスタンティン・W・アルンシャイト他さまざまな時間スケールでの地球システム フィードバックの安定化の有無。 科学の進歩。 DOI： 10.1126/sciadv.adc9241
