Tak nie było od 14 mln lat. Jak zmieniliśmy atmosferę?

Opublikowany właśnie w czasopiśmie Science artykuł analizuje zmiany, jakie przechodziła ziemska atmosfera w ciągu ostatnich 66 mln lat. Badacze prześledzili biologiczne i geochemiczne sygnatury z odległej przeszłości, aby zrekonstruować historyczne poziomu CO2 z większą precyzją niż kiedykolwiek wcześniej.

"To, co robimy, jest bardzo, bardzo niezwykłe w historii Ziemi" powiedziała agencji AFP Baerbel Hoenisch, główna autorka badania z Obserwatorium Ziemi Lamont-Doherty Earth Observatory w Columbia Climate School.

Obecny poziom CO2 w atmosferze to 420 części na milion (ppm). Ostatnio tak wiele tego gazu znajdowało się w powietrzu 14-16 mln lat temu, kiedy na Grenlandii nie było lodu, a praprzodkowie ludzi dopiero opuszczali lasy. 

Wcześniejsze analizy były nieco bardziej optymistyczne. Dotychczasowe badania sugerowały, że obecny poziom dwutlenku węgla odpowiada temu, jak wyglądała ziemska atmosfera 3-5 mln lat temu.

Aż do końca XVIII wieku stężenie dwutlenku węgla w atmosferze wynosiło około 280 ppm, co oznacza, że człowiek spowodował wzrost emisji gazów cieplarnianych o około 50 procent. Znajdujący się w atmosferze CO2 zatrzymuje w niej pochodzące ze Słońca ciepło. To doprowadziło już do ocieplenia planety o 1,2 stopnia Celsjusza w porównaniu z okresem przed industrializacją.

"Ważne jest to, że nasz gatunek, wyewoluował dopiero 3 miliony lat temu" podkreśla Hoenisch. “Dlatego nasza cywilizacja jest dostosowana do poziomu morza, jaki mamy dzisiaj, do ciepłych tropików, chłodnych biegunów i regionów o klimacie umiarkowanym, w których występuje dużo opadów".

Te warunki mogą jednak ulec gwałtownej zmianie, bo zawartość dwutlenku węgla w atmosferze stale rośnie. Prognozy wskazują, że jeśli globalna emisja CO2 będzie nadal rosła, do roku 2100 możemy osiągnąć poziom 600-800 ppm. A tak wielkiej zawartości dwutlenku węgla w atmosferze na Ziemi nie było od 30-40 mln lat. Wtedy nasza planeta wyglądała zupełnie inaczej. Antarktyda nie była wówczas jeszcze pokryta lodem, a na Ziemi wciąż można było spotkać ogromne owady. 

Nowe badanie jest wynikiem siedmiu lat pracy konsorcjum 80 badaczy z 16 krajów. Zespół nie zebrał nowych danych. Zamiast tego, zsyntetyzował i ponownie ocenił opublikowane wcześniej prace w oparciu o zaktualizowaną wiedzę naukową, po czym podzielił je na kategorie według poziomu ich wiarygodności, a następnie połączył najwyżej ocenione w nową analizę.

Ocena zawartości CO2 w przeszłości naszej planety wymaga zaawansowanej wiedzy naukowej. W przypadku czasów odległych od dnia dzisiejszego o setki tysięcy lat, możemy badać skład atmosfery bezpośrednio. Naukowcy pobierają długie rdzenie z lodowców - w zamarzniętym od tysięcy lat lodzie znajdują się bąbelki starożytnej atmosfery.

Aby spojrzeć głębiej w przeszłość, paleoklimatolodzy korzystają jednak z "zamienników": badając skład chemiczny starożytnych liści, minerałów i planktonu, których skład zmieniał się w zależności od panujących w atmosferze warunków. 

W najnowszym badaniu naukowcy potwierdzili, że najcieplejszy okres w ciągu ostatnich 66 milionów lat miał miejsce 50 milionów lat temu, kiedy stężenie CO2 wzrosło aż do 1600 ppm, a temperatura skoczyła o 12°C. Potem nastąpił długi spadek zawartości dwutlenku węgla w atmosferze i będący jego skutkiem spadek temperatur. 2,5 miliona lat temu zawartość dwutlenku węgla wynosiła 270-280 ppm, co zapoczątkowało serię epok lodowcowych. Poziom CO2 zaczął rosnąć dopiero, gdy człowiek zaczął na dużą skalę spalać paliwa kopalne.

Zespół szacuje, że podwojenie emisji CO2 ogrzeje planetę o 5-8 stopni Celsjusza - ale w długim okresie, czyli w ciągu setek tysięcy lat. To z kolei wpłynie na wszystkie układy składające się na środowisko Ziemi. Przykładowo, topnienie polarnych czap lodowych zmniejszyłoby zdolność planety do odbijania promieniowania słonecznego i stworzyłoby wzmacniającą pętlę sprzężenia zwrotnego, przyspieszającą dalsze ocieplenie.

Z zapisów wynika, że 56 milionów lat temu na Ziemi doszło do podobnego szybkiego uwolnienia dwutlenku węgla. Spowodowało ono ogromne zmiany w ekosystemach, kltóre utrzymywały się przez około 150 000 lat.