Gamle vulkaner øgede engang havkulstof, men mennesker overgår dem nu langt

En ny undersøgelse af en gammel periode, der betragtes som den nærmeste naturlige analog til æraen med moderne menneskelige kulstofemissioner, har fundet ud af, at massiv vulkanisme sendte store bølger af kulstof ind i havene i tusinder af år - men at naturen ikke var i nærheden af ​​at matche hvad mennesker gør i dag. Undersøgelsen anslår, at mennesker nu introducerer elementet tre til otte gange hurtigere, eller muligvis endnu mere. Konsekvenserne for livet både i vandet og på land er potentielt katastrofale. Resultaterne vises i denne uge i journalen Procedurer fra National Academy of Sciences .

Forskere ved Columbia Universitys Lamont-Doherty Earth Observatory undersøgte havforholdene for 55,6 millioner år siden, en tid kendt som Paleocene-Eocene Thermal Maximum (PETM). Før dette, planeten var allerede betydeligt varmere, end den er i dag, og den stigende CO ₂ niveauerne af PETM drev temperaturerne op yderligere 5 til 8 grader C (9 til 14 grader F). Havene optog store mængder kulstof, anspore kemiske reaktioner, der fik vand til at blive meget surt, og dræber eller forringer mange marine arter.

Forskere har vidst om PETM -kulstofstigning i årevis, men indtil nu, har været rystende over, hvad der forårsagede det. Bortset fra vulkanisme, hypoteser har omfattet den pludselige opløsning af frosset metan (som indeholder kulstof) fra mudder ved havbunden, eller endda en kollision med en komet. Forskere har også været usikre på, hvor meget kuldioxid der var i luften, og dermed hvor meget oceanerne tog ind. Den nye undersøgelse størkner både vulkanteorien, og mængden af ​​kulstof, der blev frigivet i luften.

Forskningen er direkte relevant for i dag, sagde hovedforfatter Laura Haynes, der gjorde forskningen som kandidatstuderende ved Lamont-Doherty. "Vi vil forstå, hvordan jordsystemet vil reagere på hurtig CO ₂ emissioner nu, "sagde hun." PETM er ikke den perfekte analog, men det er det tætteste, vi har. I dag, tingene går meget hurtigere. "Haynes er nu adjunkt ved Vassar College.

Indtil nu, havundersøgelser af PETM har baseret sig på knappe kemiske data fra havene, og antagelser baseret på en vis grad af gæt, som forskere fodrede med computermodeller.

Forfatterne til den nye undersøgelse kom mere direkte på spørgsmålene. De gjorde dette ved at dyrke bittesmå afskallede marine organismer kaldet foraminifera i havvand, som de formulerede til at ligne de meget sure forhold i PETM. De registrerede, hvordan organismerne optog elementet bor i deres skaller under vækst. De sammenlignede derefter disse data med analyser af bor fra fossiliserede foraminifera i kerner i Stillehavet og Atlanterhavet, der spænder over PETM. Dette gjorde det muligt for dem at identificere carbon-isotop signaturer forbundet med specifikke carbon kilder. Dette indikerede, at vulkaner var hovedkilden - sandsynligvis fra massive udbrud centreret omkring det, der nu er Island, da det nordatlantiske hav åbnede sig, og det nordlige Nordamerika og Grønland adskilt fra Nordeuropa.

Forskerne siger, at kulstofpulser, som andre vurderer varede i mindst 4, 000 til 5, 000 år, tilføjede hele 14,9 quadrillion metriske tons kulstof til oceanerne-en stigning på to tredjedele i forhold til deres tidligere indhold. Kulstoffet ville være kommet fra CO ₂ udsendes direkte ved udbrud, forbrænding af omgivende sedimentære sten, og noget metan væltede op fra dybet. Da havene optog kulstof fra luften, vandet blev meget surt, og forblev sådan i titusinder af år. Der er tegn på, at dette dræbte meget dybhavsliv, og sandsynligvis også andre havdyr.

I dag, menneskelige emissioner får kuldioxid i atmosfæren til at stige i vejret, og havene absorberer igen meget af det. Forskellen er, at vi introducerer det meget hurtigere end vulkanerne gjorde - inden for årtier i stedet for årtusinder. Atmosfæriske niveauer er skudt op fra omkring 280 dele pr. Million i 1700'erne til omkring 415 i dag, og de er på vej til at blive ved med at stige hurtigt. Atmosfæriske niveauer ville allerede være meget højere, hvis havene ikke absorberede så meget. Som de gør, hurtig forsuring begynder at stresse det marine liv.

"Hvis du langsomt tilsætter kulstof, levende ting kan tilpasse sig. Hvis du gør det meget hurtigt, det er et virkelig stort problem, "sagde undersøgelsens medforfatter Bärbel Hönisch, en geokemiker i Lamont-Doherty. Hun påpegede, at selv i det meget langsommere tempo i PETM, havlivet oplevede store dødsfald. "Fortiden fik nogle virkelig alvorlige konsekvenser, og det lover ikke godt for fremtiden, "sagde hun." Vi overgår fortiden, og konsekvenserne bliver sandsynligvis meget alvorlige. "