Gamle klimaændringer udløste en opvarmning, der varede tusinder af år

En hurtig temperaturstigning på oldtidens Jord udløste en klimareaktion, der kan have forlænget opvarmningen i mange tusinde år, ifølge videnskabsmænd.

Deres studie, udgivet online i Natur Geovidenskab , giver nye beviser for en klimafeedback, der kunne forklare den lange varighed af Paleocæn-Eocæn Thermal Maximum (PETM), som anses for at være den bedste analog til moderne klimaændringer.

Resultaterne tyder også på, at klimaændringer i dag kan have langvarige indvirkninger på den globale temperatur, selvom mennesker er i stand til at bremse drivhusgasemissionerne.

"Vi fandt beviser for en feedback, der opstår med hurtig opvarmning, der kan frigive endnu mere kuldioxid til atmosfæren, " sagde Shelby Lyons, en doktorand i geovidenskab ved Penn State. "Denne feedback kan have forlænget PETM-klimabegivenheden i titusinder eller hundredtusinder af år. Vi antager, at dette også er noget, der kan forekomme i fremtiden."

Øget erosion under PETM, for cirka 56 millioner år siden, frigivet store mængder fossilt kulstof lagret i klipper og frigivet nok kuldioxid, en drivhusgas, ud i atmosfæren for at påvirke temperaturerne på lang sigt, sagde forskere.

Forskere fandt beviser for den massive kulstoffrigivelse i kystsedimentets fossile kerner. De analyserede prøverne ved hjælp af en innovativ molekylær teknik, der gjorde det muligt for dem at spore, hvordan processer som erosion flyttede kulstof i dyb tid.

"Denne teknik bruger molekyler i en virkelig innovativ, out-of-the-box måde at spore fossilt kulstof på, " sagde Katherine Freeman, Evan Pugh University professor i geovidenskab ved Penn State. "Det har vi ikke rigtig været i stand til før."

Globale temperaturer steg med omkring 9 til 14,4 grader Fahrenheit under PETM, radikalt ændrede forhold på Jorden. Alvorlige storme og oversvømmelser blev mere almindelige, og det varme, vådt vejr førte til øget erosion af sten.

Efterhånden som erosion slidte ned af bjerge gennem tusinder af år, kulstof blev frigivet fra klipper og transporteret af floder til oceaner, hvor nogle blev genbegravet i kystsedimenter. Langs vejen, noget af kulstoffet kom ind i atmosfæren som drivhusgas.

"Det, vi fandt i optegnelser, var signaturer af kulstoftransport, der indikerede, at der var massive erosionsregimer, der fandt sted på landjorden, " sagde Lyons. "Carbon blev låst på land, og under PETM blev det flyttet og begravet igen. Vi var interesserede i at se, hvor meget kuldioxid, der kunne frigive."

Lyons studerede PETM-kerneprøver fra Maryland, på et sted, der engang var under vandet, da hun opdagede spor af ældre kulstof, der engang må have været opbevaret i klipper på land. Hun troede oprindeligt, at prøverne var forurenede, men hun fandt lignende beviser i sedimenter fra andre midtatlantiske steder og Tanzania.

Kulstof i disse prøver delte ikke fælles isotop-livsmønstre fra PETM og virkede olieagtigt, som om det var blevet opvarmet over længere perioder et andet sted.

"Det fortalte os, at det, vi så på i optegnelserne, ikke kun var materiale, der blev dannet under PETM, " sagde Lyons. "Det var ikke kun kulstof, der var blevet dannet og aflejret på det tidspunkt, men repræsenterede sandsynligvis noget ældre, der blev transporteret ind."

Forskerne udviklede en blandingsmodel til at skelne mellem kilderne til kulstof. Baseret på mængden af ​​ældre kulstof i prøverne, forskere var i stand til at estimere, hvor meget kuldioxid der blev frigivet under rejsen fra sten til havsediment.

De vurderede, at klimafeedback kunne have frigivet nok kuldioxid til at forklare de omkring 200, 000-års varighed af PETM, noget, der ikke er blevet godt forstået.

Forskerne sagde, at resultaterne giver en advarsel om moderne klimaændringer. Hvis opvarmningen når visse vendepunkter, Der kan udløses tilbagemeldinger, der har potentiale til at forårsage endnu flere temperaturændringer.

"En lektie, vi kan lære af denne forskning, er, at kulstof ikke lagres særlig godt på land, når klimaet bliver vådt og varmt, " sagde Freeman. "I dag, vi skubber systemet ud af ligevægt, og det kommer ikke til at gå tilbage, selv når vi begynder at reducere udledningen af ​​kuldioxid."

Yderligere forfattere fra Penn State er Timothy Bralower, Elizabeth Hajek og Lee Kump, professorer i geovidenskab; og Ellen Polites, en bachelor med speciale i geovidenskab. Kump er også dekan for College of Earth and Mineral Sciences.

Forskere fra University of California Santa Cruz, US Geological Survey, University of Delaware og University of Louisiana i Lafayette samarbejdede også om dette projekt.