Koliko je topla Zemlja postala u prošlosti?
Pitanje se čini jednostavnim: što se događa s temperaturom Zemlje kad se poveća razina ugljikovog dioksida u atmosferi? Odgovor nam izmiče. Ipak, tragovi k odgovoru skrivaju se u fosilima. Nova studija istraživača sa sveučilišta Syracuse i Yale pruža mnogo jasniju sliku temperature Zemlje prije otprilike 50 milijuna godina kada su koncentracije ugljikovog dioksida bile mnogo više nego danas. Rezultati bi mogli rasvijetliti što možemo očekivati u budućnosti ako razina CO2 nastavi rasti.
Studija, koja po prvi puta uspoređuje mnogostruke geokemijske i temperaturne zamjenske podatke da bi odredila prosječne godišnje i sezonske temperature, objavljena je na Internetu u časopisu Geology, premijernoj publikaciji Američkog geološkog društva (the Geological Society of America).
Pitomka sveučilišta Syracuse 2009. godine, Caitlin Keating-Bitonti, pridružena je autorica studije. Ona je provela istraživanje na preddiplomskom studiju pod vodstvom Linde Ivany, izvanredne profesorice znanosti o Zemlji, i Scotta Samsona, profesora znanosti o Zemlji, oboje sa fakulteta Syracuse College of Arts and Sciences. Rani rezultati naveli su tim da uvede Hagita Affeka, izvanrednog profesora geologije i geofizike sa sveučilišta Yale te doktoranda s Yalea, Petera Douglasa, kao suradnike. The National Science Foundation i Američko kemijsko društvo (The American Chemical Society) financirali su istraživanje.
"Rana eocenska epoha (prije 50 milijuna godina) bila je topla kao i Zemlja u zadnjih 65 milijuna godina, od izumiranja dinosaura." kaže Ivany. "Bilo je krokodila iznad arktičkog kruga i palmi u Aljaski. Pitanje na koje pokušavamo odgovoriti jest koliko je bilo toplije na različitim zemljopisnim širinama i kako taj podatak možemo iskoristiti da bismo predvidjeli buduće temperature, na osnovi onog što znamo o razini CO2."
Prethodne studije naznačile su da su polarne regije (područja visoke zemljopisne širine) tijekom eocena bile veoma vruće – više od 30 Celzijevih stupnjeva. Ipak, zato što su sunčeve zrake najsnažnije na Zemljinu ekvatoru, tropska i suptropska područja (niže zemljopisne širine) uvijek će biti najmanje jednako topla kao i polarna područja, ako ne i toplija. Dosad su podaci o temperaturi suptropskih regija bili ograničeni.
Istraživački tim sa sveučilišta Syracuse i Yale otkrio je da se prosječna temperatura vode uzduž suptropskog Gulf Coast područja SAD-a u eocenu kretala oko 27 Celzijevih stupnjeva (80 Farenheita), što je nešto hladnije od onog što su ranije studije predvidjele. Suvremene temperature u područjima obuhvaćenim studijom iznose prosječno 75 Farenheita. K tomu, znanstvenici su otkrili da se tijekom eocena temperature u područjima obuhvaćenim studijom nisu mijenjale više od 3 do 5 Celzijevih stupnjeva kroz godišnja doba, dok danas temperature godišnjih doba tog područja fluktuiraju za 12 Celzijevih stupnjeva. Novi rezultati upućuju na to da polarne i subpolarne regije, iako još veoma tople, nisu mogle biti toliko tople koliko je prije bilo predviđano.
Otkrića se temelje na kemijskoj analizi rasta prstenova na ljuskama fosiliziranih mekušaca s dvodijelnom ljušturom i organskih materijala zarobljenih u sedimentima sačuvanim unutar ljusaka, koju su napravili Keating-Bitonti i njeni suradnici. Ivany je sakupio fosile iz naslaga sedimenta izloženih uzduž rijeke Tombigee u Alabami. Mekušci su živjeli u klimi obližnje marine za vrijeme kada je morska razina bila viša, a ocean plavio većinu juga Alabame. Tamo akumulirani sedimenti sadrže neke od najbogatijih i najsačuvanijih fosilnih ostataka u zemlji.
"Naša studija pokazuje da su prethodne procjene temperatura u eocenu precijenjene, posebno na višim zemljopisnim širinama blizu polova.", kaže Keating-Bitonti. "Studija ne kazuje da povišene razine CO2 u atmosferi nisu proizvele efekt staklenika – Zemlja je samo bila toplija za vrijeme eocena. Naši rezultati podupiru predviđanja da će povećane razine CO2 u atmosferi rezultirati toplijom klimom s manjim razlikama među godišnjim dobima širom zemaljske kugle."
Kako bi odredila prosječne temperature godišnjih doba u područjima obuhvaćenim studijom, Keating-Bitonti prikupila je uzorke ljuštura mekušaca za visokorezolutnu analizu kisikom i stroncijevim izotopom, koju je napravila na sveučilištu Syracuse. Tim s Yalea analizirao je LJUSKE i sedimente za izotopsku i tetraeterskolipidsku analizu. Rezultati su se pokazali konzistentnim za sve samostalne analitičke metode. Znanstvenici vjeruju da su višestruke metode analize postigle potpuniju i točniju sliku pradavne klime nego što je to prije bilo moguće.
Studija također obilježava prvo korištenje izotopske analize koja je korištena uz tradicionalnu analizu izotopima kisika i organsku geokemijsku analizu u paleoklimatskom radu. Istraživački tim trenutno se koristi istim analitičkim procesom da bi odredio srednje godišnje temperature i temperature godišnjih doba u polarnim regijama.
"Nakupine izotopa" (clumped isotopes) nov su način mjerenja temperatura u prošlosti koji nudi iznimnu prednost pred ostalim pristupima jer tehnika zahtijeva manje pretpostavki; temelji se na dobro razumijevanoj fizici", kaže Affek. "Slaganje različitih metoda daje nam povjerenje u rezultate i omogućava nam da se koristimo drugim metodama na drugim lokacijama, kao što je Antarktika."
Izvor: Syracuse University