Forstå Jordens geologiske historie for at forudsige fremtiden

Pratigya Polissar er en organisk geokemiker ved Lamont-Doherty Earth Observatory og et Center for Climate and Life Fellow. Polissar bruger molekylære fossiler - resterne af planter og dyr, der er bevaret i havet, sø, og terrestriske sedimenter - for at identificere disse organismer, forstå, hvordan tidligere landskaber og økosystemer så ud, og undersøge, hvordan klima former Jordens økosystemer.

Sp. Hvad er de klimaspørgsmål, du prøver at løse?

A. Det store spørgsmål, jeg prøver at stille, er, hvor langt tilbage i tiden skal du gå i Jordens historie for at finde kuldioxidniveauer, der kan sammenlignes med i dag? Og er disse niveauer sammenlignelige med, hvad vi kan se i dette århundrede, når vi fortsætter med at øge kuldioxidkoncentrationen i atmosfæren? Når du går tilbage til den periode og ser frem til i dag, hvad er de store ændringer, du ser, især i den slags planter og økosystemer? Jeg forsøger at forstå, hvad disse ændringer og tærskler betyder for de kommende århundreder, da temperaturer og kuldioxidniveauer stiger, og nedbørsmønstre ændrer sig.

Mit Center for Klima og Liv -projekt handler om at udvikle nye værktøjer til at se på planternes og økosystemers historie på Jorden i løbet af de sidste 20 millioner år. En udfordring i mit felt har været at identificere og relatere de særlige molekyler, vi ser, til de plantetyper, de kommer fra. Det har historisk været en meget langsom, omhyggelig proces.

Dette nye projekt tager værktøjer, der allerede er i praksis på andre områder, især inden for biokemi og sundhed, og anvender dem til analyser af organiske molekyler og sedimenter. I stedet for først at gætte, hvilke molekyler der vil være nyttige, Vi screener hurtigt mange hundrede prøver og identificerer de nyttige molekyler.

Dette vil gøre det muligt for os at finde mønstre, der ikke umiddelbart fremgår af den måde, vi ser på prøverne nu. I sidste ende opretter vi en slags elektronisk bibliotek med prøveinformation, der relaterer molekyler til et miljø. Så, når nogen tager en prøve og analyserer den molekylære sammensætning, de kan straks søge på det og finde alle de steder i verden og alle de gange, hvor de særlige molekyler er blevet fundet. Og så kan vi undersøge mere for at forstå detaljerne om deres bevarelse og sådan.

Sp. Hvad synes du er mest spændende ved dette arbejde?

A. En del er at forstå Jordens historie:det store billede. De tidsperioder, jeg ser på, er ikke så langt tilbage geologisk, omkring 15 millioner år. Jorden så meget anderledes ud dengang. Der var skove på steder, hvor der er savanner i dag. Stængerne var meget varmere; der var et isfrit Arktis. Jeg kan godt lide at undersøge, hvordan vi gik fra den periode til i dag. Jeg kommer til at være blandt de første til at forstå det og derefter dele denne viden med mine kolleger og offentligheden.

Jeg elsker også virkelig molekylær massespektrometri. Det er møtrikkerne og boltene i det, vi laver. Det er sådan, du identificerer disse molekyler. Du skal samle fragmenterne af et molekyle for at se det større billede og lære om molekylets struktur. I bund og grund, det løser gåder. Nogle mennesker laver krydsord; Jeg kan godt lide at se på massespektre.

Sp. Hvordan kan dette arbejde hjælpe os med at forstå de globale udfordringer, som klimaforandringer stiller?

A. Mit arbejde handler om at forstå rollen som kuldioxidniveauer, og klimaets rolle mere indirekte, i udformningen af ​​de økosystemer, vi ser i dag, og hvad det betyder for fremtiden. Så det kan hjælpe på et par måder. Man sømmer disse spørgsmål:Hvornår var sidste gang, at Jorden så kuldioxidniveauer som i dag? Og hvad vil de sandsynligvis være i fremtiden, hvis vi fortsætter som normalt?

Mange ting vil sandsynligvis ændre sig. Kuldioxidniveauer stiger, temperaturerne stiger i mange regioner, og nedbørsmønstre skifter. Brug af erfaringer fra fortiden vil gøre os i stand til bedre at forudsige, hvilke økosystemer der vil trives, og hvilke økosystemer der vil hen og blive erstattet af andre former for økosystemer.

Der er også et meget menneskeligt aspekt ved det. Folk stoler på disse økosystemer til mad, vand, og husly. Så forudsigelserne er meget vigtige for at forstå, hvilke former for pres mennesker kommer til at møde i fremtiden. Hvordan ændrer økosystemerne sig? Og hvordan kan disse ændringer påvirke vores samfund, regeringer, og madforsyninger?

Hvad giver dig håb?

A. Jeg vil ikke nedbringe de udfordringer, vi står over for i dag, men jorden har en slags modstandsdygtighed; den vil overleve, om der er mennesker eller ej. Jeg håber, at mennesker er i stand til at tilpasse sig både den måde, vi lever på Jorden på og tilpasse sig ændringer i de kommende århundreder på måder, der giver os mulighed for at trives. Der er store udfordringer forude med hensyn til sociale og politiske ændringer, der vil blive drevet af disse hurtige miljøændringer. Men jeg tror, ​​at organismer er modstandsdygtige, og det samme er Jorden og økosystemerne på denne planet.

Hvad er dit foretrukne klima læst?

A. Jeg genlæser How to Build a Habitable Planet af Charles Langmuir og Wally Broecker. Det er ikke let, men det beskriver alt, hvad en person bør vide om Jorden. Bogen ydmyger mig, og jeg synes, at mennesker burde være i en slags undren og forundring over Jordens historie og Jorden i dag.

Denne historie er genudgivet med tilladelse fra Earth Institute, Columbia University http://blogs.ei.columbia.edu.