Temperatury w kambrze i ordowiku nie były tak wysokie, jak sądzimy?
Od dekad badania geologiczne malują nam obraz kambryjskich i ordowickich oceanów jako piekła. Na niskich szerokościach temperatury wody miały przekraczać 40 stopni Celsjusza, sięgając 50 i więcej stopni. Takie wnioski płyną z analiz izotopów tlenu w skamieniałych muszlach i zębach konodontów. Trudno jednak pogodzić je z faktem, że właśnie wtedy życie w oceanach rozkwitało na niespotykaną skalę. Teraz zespół Dongyu Zhenga z Uniwersytetu Technologicznego w Chengdu, Paula J. Valdesa z Uniwersytetu w Bristolu i Benjamina J. W. Millsa z Uniwersytetu Leeds opublikował na łamach Nature Communications artykuł, w którym stwierdza, że przeszłość była znacznie chłodniejsza.
Zamiast polegać na izotopach tlenu, których interpretacja od dawna jest przedmiotem sporu. Część ekspertów twierdzi, że ilość izotopów tlenu nie odzwierciedla zmian temperatury, ale pokazuje zmiany w składzie izotopowym wody, potencjalnie spowodowane aktywnością hydrotermalną. Dlatego też autorzy nowych badań sięgnęli po skały osadowe, a dokładniej po wskaźnik przeobrażenia chemicznego (CIA), który pokazuje, jak bardzo zwietrzałe są skały ilaste. Im cieplejszy i bardziej wilgotny klimat, tym intensywniej woda wypłukuje ze skał łatwo rozpuszczalne minerały. To zależność znana z badań współczesnych rzek na całym świecie – im cieplejsza zlewnia, tym wyższy CIA osadów.
Badacze zgromadzili niemal 3800 próbek współczesnych osadów rzecznych, by precyzyjnie skalibrować tę zależność, a następnie zastosowali ją do bazy niemal 18,5 tysiąca próbek skał osadowych obejmujących cały fanerozoik, od kambru do dziś. Każdą próbkę przypisano do jej pierwotnego położenia geograficznego sprzed setek milionów lat, zanim kontynenty przybrały dzisiejszy kształt, a następnie skonfrontowano z symulacjami klimatycznymi generowanymi przez zaawansowany model cyrkulacji atmosfery i oceanu HadCM3L.
Wynik jest niezwykle spójny. Przez cały fanerozoik globalna średnia temperatura powierzchni Ziemi mieściła się w przedziale mniej więcej 10–30°C. Wczesny paleozoik był ciepły ale porównywalnie ciepły jak najcieplejsze epoki mezozoiku czy wczesnego kenozoiku, nie zaś anomalnie gorący. Co więcej, żadna z tysięcy analizowanych próbek nie wskazuje na lokalną temperaturę zgodną z najbardziej ekstremalnymi rekonstrukcjami opartymi na izotopach tlenu.
Jeśli temperatury sięgałyby rzeczywiście 40–50°C, byłyby śmiertelne dla fitoplanktonu i większości organizmów wielokomórkowych, a przecież właśnie wtedy życie morskie nie tylko przetrwało, lecz gwałtownie się różnicowało. Dodatkowym utrudnieniem byłby wówczas niski poziom tlenu atmosferycznego charakterystyczny dla tamtej epoki. W kambrze i ordowiku było go około 14%, obecnie jest to 21%. Tymczasem wysoka temperatura zwiększa zapotrzebowanie na tlen u zwierząt, gdyby więc kambr i ordowik były tak gorące, zwierzętom trudno byłoby to przetrwać. Bardziej umiarkowana wersja ówczesnego klimatu znacznie lepiej pasuje do zapisu kopalnego.
Praca pokazuje, że Ziemia dysponuje mechanizmami samoregulacji. Kluczowym z nich jest wietrzenie krzemianów, proces, w którym deszcz rozpuszcza skały, wiążąc dwutlenek węgla z atmosfery. Proces ten przyspiesza wraz ze wzrostem temperatury. Im cieplej, tym intensywniejsze wietrzenie, tym szybszy ubytek CO2, tym silniejsze procesy chłodzące. Praca zespołu Zhenga sugeruje, że mechanizm ten działał skutecznie przez całe pół miliarda lat, utrzymując temperaturę planety w stosunkowo wąskim przedziale, mimo dramatycznie zmieniającego się układu kontynentów czy poziomu CO2.
Komentarze (0)