Vulkanisk geoengineering kan have forårsaget en klimakatastrofe, der dræbte de fleste dyrearter

Enhver, der er bekymret over tanken om, at folk kan forsøge at bekæmpe global opvarmning ved at sprøjte tonsvis af sulfataerosoler ind i Jordens atmosfære, vil måske læse en artikel i 1. maj. 2017 udgave af tidsskriftet Geologi .

I det, en videnskabsmand fra Washington University i St. Louis og hans kolleger beskriver, hvad der skete, da pulser af atmosfæriske kuldioxid og sulfataerosoler blev blandet sammen i slutningen af ​​den ordoviciske geologiske periode for mere end 440 millioner år siden.

Modstykket til tumulten på himlen var døden i havene. På et tidspunkt, hvor det meste af planeten nord for troperne var dækket af et hav, og de fleste komplekse flercellede organismer levede i havet, 85 procent af marine dyrearter forsvandt for altid. Slutningen af ​​Ordoviciums udryddelse, som denne begivenhed blev kaldt, var en af ​​de fem største masseudryddelser i Jordens historie.

Selvom gasserne blev sprøjtet ind i atmosfæren af ​​massiv vulkanisme snarere end forunderlig afbrænding af fossile brændstoffer og under omstændigheder, der aldrig vil blive nøjagtigt gentaget, de giver en sagshistorie, der afslører den potentielle ustabilitet af klimadynamik på planetarisk skala.

Det er notorisk svært at finde ud af, hvad der forårsagede udryddelsen af ​​Ordovicium eller nogen af ​​de andre masseudryddelser i Jordens historie. sagde David Fike, lektor i jord- og planetvidenskab i Arts &Sciences og medforfatter på papiret.

Fordi de gamle atmosfærer og oceaner for længst er blevet ændret til ukendelighed, videnskabsmænd skal arbejde fra fuldmagter, såsom variationer i iltisotoper i gamle bjergarter, at lære om klimaer for længst. Besværet med de fleste fuldmagter, sagde Fike, som har specialiseret sig i at fortolke de kemiske signaturer af biologisk og geologisk aktivitet i klippejournalen, er, at de fleste grundstoffer i sten deltager i så mange kemiske reaktioner, at et signal ofte kan tolkes på mere end én måde.

Men et hold ledet af David Jones, en jordforsker ved Amherst College, var i stand til at omgå dette problem ved at måle mængden af ​​kviksølv. I dag, de primære kilder til kviksølv er kulfyrede kraftværker og andre menneskeskabte aktiviteter; under Ordovicium, imidlertid, hovedkilden var vulkanisme.

Vulkanisme falder sammen med masseudryddelser med mistænkelig hyppighed, sagde Fike. Han taler ikke om en isoleret vulkan, men snarere om massive udbrud, der dækkede tusindvis af kvadratkilometer med tykke lavastrømme, skabe store magmatiske provinser (LIP'er). Det mest berømte amerikanske eksempel på en LIP er Columbia River Basalt-provinsen, som dækker det meste af den sydøstlige del af staten Washington og strækker sig til Stillehavet og ind i Oregon.

Vulkaner er plausible klimakræfter, eller skifte agenter, fordi de frigiver både kuldioxid, der kan give langvarig drivhusopvarmning, og svovldioxid, der kan forårsage kortvarig reflekterende afkøling. Ud over, forvitringen af ​​store sletter af nyligt blotlagt sten kan trække atmosfærisk kuldioxid ned og begrave det som kalkstensmineraler i havene, også forårsage afkøling.

Da Jones analyserede prøver af sten af ​​ordovicisk alder fra det sydlige Kina og Monitor Range i Nevada, han fandt unormalt høje kviksølvkoncentrationer. Nogle prøver indeholdt 500 gange mere kviksølv end baggrundskoncentrationen. Kviksølvet ankom i tre pulser, før og under masseudryddelsen.

Men hvad skete der? Det måtte have været et usædvanligt hændelsesforløb, fordi udryddelsen (atypisk) faldt sammen med istiden og også skete i to pulser.

Da forskerne begyndte at sammensætte historien, de begyndte at spekulere på, om den første bølge af udbrud ikke skubbede Jordens klima ind i en særlig sårbar tilstand, sætte den op til en klimakatastrofe udløst af senere udbrud.

Den første bølge af udbrud lagde ned en LIP, hvis forvitring derefter trak ned atmosfærisk kuldioxid. Klimaet afkølede og gletschere dannedes på superkontinentet Gondwana, som dengang lå på den sydlige halvkugle.

Afkølingen kunne have sænket tropopausen, grænsen mellem to lag af atmosfæren med forskellige temperaturgradienter. Den anden bølge af vulkanudbrud injicerede så enorme mængder svovldioxid over tropopausen, brat at øge jordens albedo, eller mængden af ​​sollys, det reflekterede.

Dette førte til den første og største puls af udryddelser. Efterhånden som iskapperne voksede, havniveauet faldt og havene blev koldere, får mange arter til at gå til grunde.

Under den anden bølge af vulkanisme, drivhusopvarmningen fra kuldioxid overhalede afkølingen forårsaget af svovldioxid og klimaet blev varmet, isen smeltede og vandstanden steg. Mange af de overlevende fra den første puls af udryddelse døde i den efterfølgende oversvømmelse af levesteder med varmere, iltfattigt vand.

Taget hjem, sagde Fike, er, at de forskellige faktorer, der påvirker Jordens klima, kan interagere på uventede måder, og det er muligt, at begivenheder, der måske ikke virker ekstreme i sig selv, kan sætte klimasystemet i en usikker tilstand, hvor yderligere forstyrrelser har katastrofale konsekvenser.

"Det er noget at huske på, når vi overvejer geoengineering-ordninger for at afbøde den globale opvarmning, " sagde Fike, der underviser i et kursus, hvor eleverne undersøger sådanne ordninger og derefter vurderer deres vilje til at implementere dem.