Быстрое повышение температуры на древней Земле вызвало климатическую реакцию, которая, по мнению ученых, могла продлить потепление на многие тысячи лет.
Их исследование, опубликованное онлайн в журнале Nature Geoscience, предоставляет новые доказательства климатической обратной связи, которая может объяснить большую продолжительность палеоцен-эоценового теплового максимума (PETM), который считается лучшим аналогом современного изменения климата.
Выводы также показывают, что изменение климата сегодня может иметь долгосрочные последствия для глобальной температуры, даже если люди смогут ограничить выбросы парниковых газов.
«Мы нашли доказательства обратной связи, возникающей при быстром потеплении, которое может выбрасывать в атмосферу еще больше углекислого газа», - сказала Шелби Лайонс, докторант в области наук о Земле в Пенсильванском университете. «Эта обратная связь могла продлить климатическое событие PETM на десятки или сотни тысяч лет. Мы предполагаем, что это также может произойти в будущем».
Усиленная эрозия во время PETM, примерно 56 миллионов лет назад, высвободила большое количество ископаемого углерода, хранящегося в горных породах, и высвободила в атмосферу достаточно углекислого газа, парникового газа, чтобы повлиять на температуру в долгосрочной перспективе, говорят исследователи.
Ученые обнаружили доказательства массивного выброса углерода в ископаемых кернах прибрежных отложений. Они проанализировали образцы, используя инновационный молекулярный метод, который позволил им проследить, как такие процессы, как эрозия, перемещали углерод в глубокое время.
«Этот метод использует молекулы в действительно новаторском, нестандартном способе отслеживания ископаемого углерода», - сказала Кэтрин Фриман, профессор геонаук Университета Эвана Пью в Пенсильвании. «Раньше мы действительно не могли этого сделать».
Глобальная температура увеличилась примерно на 9-14,4 градусов по Фаренгейту во время PETM, радикально изменив условия на Земле. Участились сильные штормы и наводнения, а теплая влажная погода привела к усилению эрозии горных пород.
По мере того, как эрозия разрушала горы на протяжении тысячелетий, углерод высвобождался из горных пород и переносился реками в океаны, где некоторая его часть перезахоранивалась в прибрежных отложениях. Попутно часть углерода попала в атмосферу в виде парниковых газов.
«То, что мы нашли в записях, было сигнатурами переноса углерода, которые указывали на то, что на суше происходили массивные режимы эрозии», - сказал Лайонс. «Углерод был заперт на земле, и во время PETM его переместили и перезахоронили. Нам было интересно посмотреть, сколько углекислого газа это может выделить».
Лайонс изучала образцы керна PETM из Мэриленда в месте, которое когда-то было под водой, когда она обнаружила следы более старого углерода, который, должно быть, когда-то хранился в горных породах на суше. Первоначально она полагала, что образцы были загрязнены, но обнаружила аналогичные доказательства в отложениях из других местоположений Средней Атлантики и Танзании.
Углерод в этих образцах не имел общих изотопных моделей жизни из PETM и выглядел маслянистым, как будто он нагревался в течение длительного периода времени в другом месте.
"Это говорит нам о том, что то, что мы просматривали в записях, было не просто материалом, который был сформирован во время PETM", - сказал Лайонс. «Это был не просто углерод, который образовался и отложился в то время, но, вероятно, представлял собой нечто более древнее, транспортируемое внутрь».
Исследователи разработали модель смешивания, чтобы различать источники углерода. Основываясь на количестве более старого углерода в образцах, ученые смогли оценить, сколько углекислого газа было высвобождено во время путешествия от горных пород до океанских отложений.
Они подсчитали, что обратная связь с климатом могла высвободить достаточно углекислого газа, чтобы объяснить примерно 200 000-летнюю продолжительность PETM, что не совсем понятно.
Исследователи заявили, что полученные данные служат предупреждением о современных изменениях климата. Если потепление достигает определенных критических точек, могут быть запущены обратные связи, которые могут привести к еще большему изменению температуры.
«Один урок, который мы можем извлечь из этого исследования, заключается в том, что углерод не очень хорошо сохраняется на суше, когда климат становится влажным и жарким», - сказал Фриман. «Сегодня мы выводим систему из равновесия, и она не вернется в норму, даже когда мы начнем сокращать выбросы углекислого газа».