Mere reaktive landoverflader kølede Jorden ned

Der har været lange perioder med afkøling i Jordens historie. Temperaturerne var allerede faldet i mere end 10 millioner år før den sidste istid begyndte for omkring 2,5 millioner år siden. På det tidspunkt, den nordlige halvkugle var dækket af massive ismasser og gletsjere. Et geovidenskabeligt paradigme, udbredt i over 20 år, forklarer denne afkøling med dannelsen af ​​de store bjergkæder som Andesbjergene, Himalaya og Alperne. Som resultat, mere stenforvitring har fundet sted, paradigmet antyder. Dette fjernede igen mere kuldioxid (CO ₂ ) fra atmosfæren, så drivhuseffekten faldt og atmosfæren afkølet. Denne og andre processer førte til sidst til istiden.

I en ny undersøgelse, Jeremy Caves-Rugenstein fra ETH Zürich, Dan Ibarra fra Stanford University og Friedhelm von Blanckenburg fra GFZ German Research Center for Geosciences i Potsdam var i stand til at vise, at dette paradigme ikke kan opretholdes. Ifølge avisen, forvitringen var konstant i den betragtede periode. I stedet, øget reaktivitet af jordoverfladen har ført til et fald i CO ₂ i atmosfæren, afkøler dermed Jorden. Forskerne offentliggjorde resultaterne i tidsskriftet Natur .

Et andet kig efter isotopanalyse

Processen med stenforvitring, og især den kemiske forvitring af sten med kulsyre, har kontrolleret jordens klima i milliarder af år. Kulsyre fremstilles af CO ₂ når det opløses i regnvand. Forvitring fjerner dermed CO ₂ fra jordens atmosfære, netop i det omfang, vulkanske gasser forsynede atmosfæren med det. Det paradigme, der hidtil har været udbredt, siger, at med dannelsen af ​​de store bjergkæder i de sidste 15 millioner år, erosionsprocesser er steget - og med dem også CO ₂ -bindende stenforvitring. Ja, geokemiske målinger i havsedimenter viser, at andelen af ​​CO ₂ i atmosfæren er stærkt faldet i denne fase.

"Hypotesen, imidlertid, har en stor fangst, " forklarer Friedhelm von Blanckenburg fra GFZ. "Hvis atmosfæren faktisk havde mistet så meget CO ₂ som forvitringen skabt af erosion ville have forårsaget, den ville næppe have haft CO ₂ tilbage efter mindre end en million år. Alt vand ville have frosset til is, og livet ville have haft svært ved at overleve. Men det var ikke tilfældet«.

At denne tvivl er berettiget, blev allerede vist af von Blanckenburg og hans kollega Jane Willenbring i en undersøgelse fra 2010, som dukkede op i Natur ligeledes. "Vi brugte målinger af den sjældne isotop beryllium-10 produceret af kosmisk stråling i jordens atmosfære og dens forhold til den stabile isotop beryllium-9 i havsediment til at vise, at forvitringen af ​​landoverfladen slet ikke var steget, siger Friedhelm von Blanckenburg.

Jordens overflade er blevet mere reaktiv

I den nu offentliggjorte undersøgelse, Huler-Rugenstein, Ibarra og von Blanckenburg brugte desuden data fra stabile isotoper af grundstoffet lithium i havsedimenter som en indikator for forvitringsprocesserne. De ville finde ud af, hvordan trods konstant stenforvitring, mængden af ​​CO ₂ i atmosfæren kunne være faldet. De indtastede deres data i en computermodel af det globale kulstofkredsløb.

Ja, resultaterne af modellen viste, at jordoverfladens potentiale for vejrlig er steget, men ikke den hastighed, hvormed det forvitrede. Forskerne kalder dette potentiale for at forvitre jordoverfladens reaktivitet. "Reaktivitet beskriver, hvor let kemiske forbindelser eller grundstoffer deltager i en reaktion, " forklarer Friedhelm von Blanckenburg. Hvis der er flere ikke-forvitrede og derfor mere reaktive sten ved overfladen, disse kan i alt reagere lige så omfattende kemisk med lidt CO ₂ i atmosfæren, som allerede hårdt forvitrede sten ville gøre med en masse CO ₂ . Faldet i CO ₂ i atmosfæren, som er ansvarlig for kølingen, kan således forklares uden øget forvitringshastighed.

"Imidlertid, en geologisk proces er nødvendig for at forynge landoverfladen og gøre den mere reaktiv, " siger Friedhelm von Blanckenburg." Dette behøver ikke nødvendigvis at være dannelsen af ​​store bjerge. Tilsvarende tektoniske brud, en lille stigning i erosion eller eksponering af andre stentyper kan have forårsaget, at mere materiale med forvitringspotentiale er blevet vist på overfladen. I hvert fald vores nye hypotese skal udløse geologisk nytænkning vedrørende afkølingen før sidste istid."