Земљин скривени термостат би могао да исправи ефекте климатских промена

Земља би, наиме, могла да реагује на огромне количине угљен-диоксида које људи испуштају у атмосферу тако што ће „превише исправити“ неравнотежу, што би могло да доведе до тога да следеће ледено доба наступи у предвиђеном тренутку, а не да буде одложено за десетине хиљада година, како се раније мислило.

То је због новооткривене „термостатске“ повратне спреге која закопава огромне количине угљен-диоксида испод морског дна толико ефикасно да би могла да неутралише људске емисије у року од 100.000 година, открили су истраживачи.

Испоставило се да она функционише неколико пута брже од раније познатог „лењог термостата“, који заробљава угљен-диоксид у временским оквирима од 500.000 до милион година, наводи тим у студији објављеној у часопису Сајенс.

Ако оба термостата делују заједно, могуће је да би следеће ледено доба могло да започне на време, уместо да буде одложено услед ефеката климатских промена, изјавио је за Лајв сајенс коаутор студије, геолог Енди Риџвел са Универзитета Калифорније у Риверсајду.

Нови „термостат“, међутим, не штити данашње људе од последица глобалног загревања, упозорава Доминик Хилсе, математичар и моделар биогеохемијских процеса са Универзитета у Бремену. Додаје и да то не значи да ћемо бити безбедни од глобалног загревања у наредних 100 или чак 1.000 година.

Земљина саморегулација

Научници одавно сумњају да Земља регулише своју климу на геолошким временским скалама. Још од 80-их истраживачи су теоретисали о механизму познатом као повратна спрега силикатног трошења – процесу у којем киша извлачи угљен-диоксид из ваздуха и наноси га на силикатне стене (стене које садрже минерале од кисеоника и силицијума, а које чине око 90% Земљине коре).

Угљен-диоксид реагује с тим стенама, раствара их и формира молекуле који доспевају у тло, а затим у океан. Једном када стигне тамо, некадашњи угљен-диоксид формира кречњак и креду и тиме бива „закључан“ на милионе година.

Повратна спрега силикатног трошења делује као термостат – што је више угљен-диоксида у атмосфери, то је Земља топлија и то је интензивнији циклус воде. Како падавине расту, трошење силиката се убрзава, више угљен-диоксида одлази у океан, а ниво у атмосфери поново опада.

Овај механизам функционише и у супротном смеру. „Ако постане прехладно и ниво угљен-диоксида опадне испод просека, тада ‘термостат’ троши премало угљен-диоксида у поређењу с константним испуштањем из Земљиног плашта, вулкана и магматских извора“, објашњава Риџвел. У том случају, мање угљен-диоксида завршава у океану, а атмосферски нивои се постепено враћају на просечне вредности.

Међутим, овај процес је спор, може проћи и до милион година пре него што се равнотежа угљеника поново успостави. Због тога не може објаснити неке климатске догађаје, укључујући Земљине циклусе глацијација и интерглацијација, који се одликују великим колебањима температуре и угљен-диоксида отприлике сваких 100.000 година.

Такође, не може објаснити ни такозване догађаје зване Снежна кугла Земља, када је планета била готово потпуно прекривена ледом. Да је силикатно трошење једини регулатор Земљине климе, оно би спречило тако екстремне услове, каже Хилсе.

Други „термостат“

Ново истраживање инспирисано је Хилсеовом докторском дисертацијом, у којој је израчунао колико је органског угљен-диоксида сачувано у океанским седиментима током прошлих климатских догађаја. Његови резултати су показали да су се након периода интензивне вулканске активности и загревања на дно мора таложиле огромне количине овог гаса, што је указивало на могућу везу између нивоа угљен-диоксида у атмосфери и похрањивања органског у океану.

„У историји Земље свакако има периода када су велике количине органског угљен-диоксида биле депоноване. Одувек смо сумњали да постоји нешто више од самог силикатног трошења, али је било веома сложено то математички моделовати“, каже Риџвел.

Хилсе и Риџвел су успели да обједине своја истраживања у један глобални модел циклуса угљеника, који узима у обзир и таложење органског угљен-диоксида на морском дну. Њихови резултати су открили други „термостат“, укорењен у Земљином циклусу фосфора, који почиње на копну, у стенама које садрже минерале попут апатита.

Трошење ових стена под дејством падавина ослобађа фосфор, који затим доспева у тло, реке и на крају у океан. Фосфор је кључни хранљиви елемент за ситне фотосинтетске организме познате као фитопланктон, који га користе за метаболичке процесе. Када фитопланктон угине, он тоне на дно океана, где таложи органски угљен-диоксид, фосфор и друге хранљиве материје.

У топлијем свету, више фосфора доспева у океан, што подстиче бујање фитопланктона, а тиме и веће таложење органског угљеника и фосфора на дно мора. Међутим, топлији океани садрже мање кисеоника, јер се кисеоник теже раствара на вишим температурама. Ова деоксигенација ослобађа део фосфора назад у водени стуб, док органски угљен-диоксид остаје закопан у седиментима.

„Како се то тачно дешава још није у потпуности разјашњено, али знамо да се догађа. У прошлости смо примећивали догађаје када је, након периода загревања, закопано огромно богатство органског угљеника, али у тим седиментима има веома мало фосфора у поређењу с нормалним условима. Ако није закопан, морао је да се врати у океан“, каже Риџвел.

Како се фосфор рециклира, он поново улази у ланац исхране, што омогућава даљи раст фитопланктона, који из атмосфере извлачи све више угљен-диоксида и таложи још више угљеника на дно мора, чиме се клима хлади.

Ледено доба, ипак, стиже на време

Дакле, што је свет топлији, то су океани продуктивнији и више угљеника се „закључава“, што планети доноси хлађење. Разлика између циклуса фосфора и силикатног трошења је у томе што фосфор у океану не опада одмах када се Земља охлади – он се и даље ослобађа са морског дна.

„Органски термостат угљеника је сличан силикатном, само што има додатни ‘турбо-пуњач’. Завршите са толиком количином хранљивих материја у океану, које се толико ефикасно рециклирају да их је касније врло тешко поново уклонити“, каже Риџвел.

Циклус фосфора се на крају врати у равнотежу, али планета у међувремену може да „претера“ у исправљању неравнотеже, што може да изазове догађаје попут Снежне грудве Земље, наводе истраживачи. Није сасвим јасно како ће овај други термостат реаговати на савремене климатске промене, али данашњи океани имају много више кисеоника него у прошлости, па је глобално залеђивање мало вероватно.

Уместо тога, могуће је да ће овај органски термостат угљеника надокнадити очекивано кашњење следећег леденог доба. Климатске промене ремете природне циклусе Земље, а претходна истраживања указују да би могле одложити следећи глацијални период (који би требало да почне за око 11.000 година) за десетине хиљада година.

Али ако се активира овај органски термостат, ниво угљен-диоксида у атмосфери могао би много брже да се врати на природне вредности, што би осигурало да следеће ледено доба стигне на време.

„Без обзира на то колики ће бити тај временски помак, овај механизам би могао да га поново убрза. Једно ледено доба свакако ће почети у неком тренутку. Питање је само када“, каже Риџвел.