Gamle jordmineraler afslører Jordens klimahistorie

Varmt og fugtigt:Brug af mineraler fra gamle jorde, ETH -forskere rekonstruerer det klima, der herskede på Jorden for omkring 55 millioner år siden. Deres fund vil hjælpe dem med bedre at vurdere, hvordan vores klima kan se ud i fremtiden.

For mellem 57 og 55 millioner år siden den geologiske epoke kendt som Paleocæn sluttede og gav efter for eocænen. På det tidspunkt, atmosfæren blev hovedsageligt oversvømmet af drivhusgassen kuldioxid, med koncentrationsniveauer på 1, 400 ppm til 4, 000 ppm. Så det er ikke svært at forestille sig, at temperaturerne på Jorden må have lignet en sauna. Det var varmt og fugtigt, og isen på polarkapperne var helt forsvundet.

Klimaet i den æra giver forskere en indikation om, hvordan dagens klima kan udvikle sig. Mens præindustrielle niveauer af atmosfærisk CO ₂ stod på 280 sider / min. dagens mål 412 ppm. Klimaforskere mener, at CO ₂ emissioner genereret af menneskelig aktivitet kan bringe dette tal op på 1, 000 ppm ved slutningen af ​​århundredet.

Brug af små sideritmineraler i jordprøver taget fra tidligere sumpe, en gruppe forskere fra ETH Zürich, Pennsylvania State University og CASP i Cambridge (Storbritannien) rekonstruerede det klima, der herskede i slutningen af ​​paleocæn og i den tidlige eocæn. Deres undersøgelse er netop blevet offentliggjort i tidsskriftet Naturgeovidenskab .

Sideritmineraler dannet i et iltfrit jordmiljø, der udviklede sig under tæt vegetation i sumpe, som var rigelige langs de varme og fugtige kyststrækninger i paleocæn og eocæn.

For at rekonstruere de klimatiske forhold fra ækvator til polarområderne, forskerne studerede sideritter fra 13 forskellige steder. Disse var alle placeret på den nordlige halvkugle, dækker alle geografiske breddegrader fra troperne til Arktis.

Herskende luftfugtighed

"Vores rekonstruktion af klimaet baseret på sideritprøverne viser, at en varm atmosfære også kommer med høje niveauer af fugt, "siger hovedforfatter Joep van Dijk, som afsluttede sin doktorgrad i ETH -professor Stefano Bernasconis gruppe på Geologisk Institut fra 2015 til 2018.

Derfor, mellem 57 og 55 millioner år siden, den gennemsnitlige årlige lufttemperatur ved ækvator, hvor Colombia ligger i dag, var omkring 41 ° C. I det arktiske Sibirien, den gennemsnitlige sommertemperatur var 23 ° C.

Ved hjælp af deres siderit "hygrometer, "forskerne demonstrerede også, at det globale fugtindhold i atmosfæren, eller den specifikke fugtighed, var meget højere i paleocæn- og eocæn -epoker, end det er i dag. Ud over, vanddamp forblev i luften i længere tid, fordi specifik luftfugtighed steg med en større hastighed end fordampning og nedbør. Imidlertid, stigningen i specifik luftfugtighed var ikke den samme overalt.

Da de havde adgang til siderit fra alle breddegrader, forskerne var også i stand til at studere det rumlige mønster af den specifikke fugtighed. De fandt ud af, at troperne og højere breddegrader ville have haft meget høje luftfugtighedsniveauer.

Forskerne tilskriver dette fænomen til vanddamp, der blev transporteret til disse zoner fra subtroperne. Specifik luftfugtighed steg mindst i subtroperne. Mens fordampningen steg, nedbør faldet. Dette resulterede i et højere niveau af atmosfærisk vanddamp, som i sidste ende nåede polerne og ækvator. Og den atmosfæriske damp bar varme med sig.

Klimaforskere observerer stadig strømmen af ​​vanddamp og varme fra subtroperne til troperne i dag. "Latent varmetransport havde sandsynligvis været endnu større under eocænen, "siger van Dijk." Og stigningen i transporten af ​​varme til høje breddegrader kan meget vel have bidraget til intensiveringen af ​​opvarmningen i polarområderne, "tilføjer han.

Ikke nok tid til at tilpasse sig

Disse nye fund tyder på, at nutidens globale opvarmning går hånd i hånd med øget transport af fugt, og i forlængelse heraf varme, i atmosfæren. "Transport af atmosfærisk fugt er en vigtig proces, der forstærker opvarmningen af ​​polarområderne, "forklarer van Dijk.

"Selvom CO ₂ indholdet i atmosfæren var meget højere dengang, end det er i dag, stigningen i disse værdier fandt sted over millioner af år, "påpeger han." Tingene er anderledes i dag. Siden industrialiseringen begyndte, mennesker har mere end fordoblet niveauet af atmosfærisk CO ₂ over en periode på kun 200 år, "forklarer han. Tidligere har dyr og planter havde meget mere tid til at tilpasse sig de skiftende klimaforhold. ”De kan simpelthen ikke følge med i dagens hurtige udvikling, "siger van Dijk.

Anstrengende søgning efter sideritkrystaller

Det var ikke let at finde sideritterne. For én ting, mineralerne er små, plus de forekommer udelukkende i fossile sumpe, som i dag ofte findes kun flere kilometer under jordens overflade. Dette gjorde det svært eller endog umuligt for forskerne selv at grave siderier op. "Vi lavede flere ekspeditioner til steder, hvor vi troede, at sideritter kunne forekomme, men vi fandt dem kun på et af disse steder, "siger van Dijk.

Heldigvis, en af ​​undersøgelsens medforfattere-Tim White, en amerikaner fra Pennsylvania State University - ejer verdens største samling af siderit.