Για περισσότερα από 100 εκατομμύρια χρόνια η Γη παρέμεινε μέσα σε ένα θερμοκρασιακό εύρος κατάλληλο για τη ζωή σαν να ρυθμιζόταν από έναν φυσικό «θερμοστάτη». Το πώς ακριβώς λειτουργούσε αυτό το σύστημα παρέμενε μέχρι σήμερα δύσκολο να εξηγηθεί. Νέα έρευνα υποδεικνύει έναν κρίσιμο, έως τώρα άγνωστο μηχανισμό που συνδέει τη στάθμη της θάλασσας, τα φωσφορικά άλατα και την ποσότητα άνθρακα που παγιδεύεται στα ιζήματα των ωκεανών.
Η θερμοκρασία επηρέαζε τα πολικά παγοκαλύμματα και τη στάθμη της θάλασσας γεγονός που με τη σειρά του μεταβαλλόταν την ποσότητα φωσφορικών διαθέσιμων για τη θαλάσσια ζωή. Η διαθεσιμότητα αυτού του θρεπτικού συστατικού επηρέαζε την ταφή του άνθρακα, τα επίπεδα διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα και τελικά το αν ο πλανήτης θερμαινόταν ή ψυχόταν.
Ο μηχανισμός
Η μελέτη εξέτασε πώς οι μεταβολές της στάθμης της θάλασσας και του διαλυμένου οξυγόνου επηρέασαν τη διαθεσιμότητα φωσφορικών στους ωκεανούς και τη συσσώρευση διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα κατά τα τελευταία 60 εκατομμύρια χρόνια. Τα ευρήματα δημοσιεύθηκαν στην επιθεώρηση «Proceedings of the National Academy of Sciences»
«Γνωρίζουμε ότι το διοξείδιο του άνθρακα στην ατμόσφαιρα μειώθηκε σημαντικά καθώς η Γη ψυχόταν τα τελευταία 60 εκατομμύρια χρόνια, αλλά είχαμε ελάχιστη κατανόηση για το πού κατέληγε αυτός ο άνθρακας. Τα αποτελέσματά μας δείχνουν ότι η αυξημένη ταφή οργανικού άνθρακα στα θαλάσσια ιζήματα διαδραμάτισε πολύ σημαντικότερο ρόλο από ό,τι πιστεύαμε μέχρι σήμερα» δήλωσε η επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης Ρος Ρίκαμπι, καθηγήτρια Επιστημών της Γης στο Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης.
Στο επίκεντρο του μηχανισμού βρίσκεται το φωσφορικό άλας, μια μορφή φωσφόρου που είναι απαραίτητη για την ανάπτυξη των θαλάσσιων οργανισμών. Οι ερευνητές το περιγράφουν ως ένα μέχρι πρότινος αόρατο κομμάτι του κλιματικού παζλ.
Όταν η στάθμη της θάλασσας ήταν υψηλή οι εκτεταμένες ηπειρωτικές υφαλοκρηπίδες παγίδευαν τα φωσφορικά στα ρηχά ιζήματα του βυθού προτού αυτά φτάσουν στον ανοιχτό ωκεανό. Με λιγότερα διαθέσιμα θρεπτικά συστατικά η θαλάσσια παραγωγικότητα μειωνόταν και λιγότερος οργανικός άνθρακας βυθιζόταν και εγκλωβιζόταν στα ιζήματα. Τα νερά των ωκεανών παρέμεναν πλούσια σε οξυγόνο ενώ περισσότερο διοξείδιο του άνθρακα συσσωρευόταν στην ατμόσφαιρα.
Όταν η στάθμη της θάλασσας υποχωρούσε συνέβαινε το αντίθετο. Η συρρίκνωση των υφαλοκρηπίδων επέτρεπε σε περισσότερα φωσφορικά να εισέλθουν στους ωκεανούς, ενισχύοντας την ανάπτυξη των θαλάσσιων οργανισμών. Καθώς το οργανικό υλικό βυθιζόταν και αποσυντιθέμενο κατανάλωνε διαλυμένο οξυγόνο δημιουργούνταν ολοένα μεγαλύτερες ζώνες με χαμηλή περιεκτικότητα σε οξυγόνο.
Όταν αυτές οι ζώνες έφταναν στα οργανικά πλούσια ιζήματα των υφαλοκρηπίδων ενεργοποιούσαν έναν αυτοενισχυόμενο κύκλο. Οι συνθήκες χαμηλού οξυγόνου απελευθέρωναν επιπλέον φωσφορικά από τα ιζήματα τροφοδοτώντας περαιτέρω τη θαλάσσια παραγωγικότητα και αυξάνοντας την ταφή οργανικού άνθρακα. Καθώς ολοένα περισσότερος άνθρακας παγιδευόταν κάτω από τον πυθμένα της θάλασσας μειωνόταν η ποσότητα διοξειδίου του άνθρακα που παρέμενε στην ατμόσφαιρα.
«Ο συνάδελφός μας Κρίστιαν Μπγιέρουμ είχε μελετήσει τη σχέση μεταξύ της στάθμης της θάλασσας του οξυγόνου των ωκεανών και των φωσφορικών μέσω υπολογιστικού μοντέλου πριν από δύο δεκαετίες. Τώρα καταφέραμε επιτέλους να συγκεντρώσουμε τα γεωλογικά δεδομένα που χρειάζονταν για να ελέγξουμε αυτή την υπόθεση» αναφέρει ο Ζουνλί Λιού καθηγητής Επιστημών της Γης και του Περιβάλλοντος του αμερικανικού πανεπιστημίου Syracuse, μέλος της ερευνητικής ομάδας.
Το εύρος
Η μεγαλύτερη ταφή οργανικού άνθρακα παρατηρήθηκε όταν η στάθμη της θάλασσας βρισκόταν περίπου 10 έως 40 μέτρα πάνω από τη σημερινή. Μέσα σε αυτό το «ιδανικό εύρος», οι ζώνες χαμηλού οξυγόνου συνέπιπταν με τα οργανικά πλούσια ιζήματα των υφαλοκρηπίδων, επιτρέποντας στον μηχανισμό θετικής ανάδρασης να λειτουργεί επί εκατομμύρια χρόνια.
Οι ερευνητές επαλήθευσαν αυτή την εικόνα χρησιμοποιώντας γεωλογικά δεδομένα που καλύπτουν τα τελευταία 60 εκατομμύρια χρόνια. Ανέλυσαν ισότοπα άνθρακα, τη συσσώρευση φωσφόρου στα ιζήματα του βαθιού ωκεανού και έναν νέο δείκτη ιωδίου προς ασβέστιο (I/Ca), ο οποίος επιτρέπει την εκτίμηση των επιπέδων οξυγόνου στους αρχαίους ωκεανούς.
Το εργαστήριο του Λιού πραγματοποίησε τις μετρήσεις του δείκτη I/Ca. Η μέθοδος εξετάζει τη διατηρημένη χημική σύσταση των τρηματοφόρων, μικροσκοπικών θαλάσσιων οργανισμών των οποίων τα απολιθωμένα κελύφη συσσωρεύονται στα ιζήματα του βυθού, ώστε να υπολογιστεί η ποσότητα οξυγόνου στα αρχαία θαλάσσια νερά. Οι αναλύσεις πραγματοποιήθηκαν με φασματόμετρο μάζας στο Πανεπιστήμιο Syracuse με χρηματοδότηση από το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών των ΗΠΑ (NSF).
Οι υψηλές στάθμες της θάλασσας αποδυνάμωσαν τη φυσική αποθήκευση άνθρακα
Η εποχή του Ηωκαίνου, πριν από περίπου 56 έως 34 εκατομμύρια χρόνια, αποτελεί χαρακτηριστικό παράδειγμα του τι συνέβη όταν ο μηχανισμός ταφής άνθρακα έπαψε να λειτουργεί αποτελεσματικά. Τότε η στάθμη της θάλασσας ήταν εξαιρετικά υψηλή με αποτέλεσμα οι πλημμυρισμένες υφαλοκρηπίδες να παγιδεύουν τα φωσφορικά στα ρηχά ιζήματα. Ο ανοιχτός ωκεανός παρέμενε πλούσιος σε οξυγόνο και ο μηχανισμός που ευνοούσε την ταφή οργανικού άνθρακα ήταν ουσιαστικά ανενεργός.
Καθώς λιγότερος άνθρακας απομακρυνόταν από την κυκλοφορία και αποθηκευόταν στα θαλάσσια ιζήματα περισσότερο διοξείδιο του άνθρακα συσσωρευόταν στην ατμόσφαιρα διατηρώντας τη Γη σε θερμό κλίμα.
Η μελέτη προτείνει ότι το εύρος των συνθηκών που ευνοούν την ταφή άνθρακα περιορίστηκε σταδιακά κατά τη γεωλογική ιστορία, καθώς οι ζώνες χαμηλού οξυγόνου μετακινήθηκαν προς βαθύτερα νερά. Αυτή η σταδιακή μεταβολή συνέβαλε στη σταθεροποίηση των επιπέδων οξυγόνου και διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα. Οι διακυμάνσεις μεταξύ της ταφής άνθρακα στους ωκεανούς και της συσσώρευσής του στην ατμόσφαιρα έγιναν λιγότερο έντονες αυξάνοντας την ανθεκτικότητα του κλιματικού συστήματος της Γης.
Νέα στοιχεία για το οξυγόνο στους αρχαίους ωκεανούς
Τα νέα αποτελέσματα επεκτείνουν προηγούμενες έρευνες του εργαστηρίου στο οποίο είναι επικεφαλής ο καθηγητής Λιου οι οποίες αξιοποίησαν επίσης τον δείκτη ιωδίου προς ασβέστιο για την ανακατασκευή της περιεκτικότητας των αρχαίων ωκεανών σε οξυγόνο.
Μελέτη που δημοσιεύθηκε τον Ιανουάριο στην επιθεώρηση «Nature Geoscience» έδειξε ότι οι τροπικοί ωκεανοί κατά τη διάρκεια του Πρωτεροζωικού Αιώνα περιείχαν άφθονο οξυγόνο, σε αντίθεση με το σημερινό πρότυπο. Η ίδια έρευνα εντόπισε επίσης ένα πλανητικό σημείο καμπής, πριν από εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια, το οποίο ανέτρεψε την κατανομή του οξυγόνου στους ωκεανούς.
Naftemporiki.gr
The post Εντοπίστηκε ο φυσικός θερμοστάτης της Γης που ρυθμίζει το κλίμα appeared first on SciNews.eu.
