Ένα ρεκόρ θερμοκρασίας της Γης που καλύπτει μισό δισεκατομμύριο χρόνια

Τα παγκόσμια ρεκόρ θερμοκρασίας χρονολογούνται λιγότερο από δύο αιώνες. Αλλά αυτό δεν σημαίνει ότι δεν έχουμε ιδέα τι έκανε ο κόσμος πριν αρχίσουμε να κατασκευάζουμε θερμόμετρα. Διάφορα πράγματα – δακτύλιοι δέντρων, αναλογίες ισοτόπων και πολλά άλλα – καταγράφουν θερμοκρασίες στο παρελθόν. Χρησιμοποιώντας αυτούς τους δείκτες θερμοκρασίας, μπορέσαμε να ανακατασκευάσουμε χιλιάδες χρόνια του κλίματος του πλανήτη μας.

Αλλά η επιστροφή είναι δύσκολη. Τα παραδείγματα που διατηρούνται για μεγαλύτερες περιόδους γίνονται λιγότερα και τα δείγματα γίνονται πιο σπάνια. Μέχρι να πάμε πίσω από ένα εκατομμύριο χρόνια, γίνεται δύσκολο να βρούμε αρκετά παραδείγματα από όλο τον κόσμο και την ίδια χρονική περίοδο να ανασυγκροτήσουμε την παγκόσμια θερμοκρασία. Υπάρχουν ορισμένες εξαιρέσεις, όπως το Θερμικό Μέγιστο Παλαιόκαινου-Ηώκαινου (PETM), ένα ξαφνικό κύμα θέρμανσης πριν από περίπου 55 εκατομμύρια χρόνια, αλλά λίγα αρχαία γεγονότα είναι σχεδόν εξίσου καλά κατανοητά.

Τώρα, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν έναν συνδυασμό υποκατάστατων αρχείων και κλιματικών μοντέλων για να ανακατασκευάσουν το κλίμα της Γης τα τελευταία μισό δισεκατομμύριο χρόνια, παρέχοντας ένα παγκόσμιο ρεκόρ θερμοκρασίας που εκτείνεται περίπου στην έκρηξη της πολύπλοκης ζωής στην Κάμβρια. Τα αρχεία δείχνουν ότι, με μια προφανή εξαίρεση, το διοξείδιο του άνθρακα και οι παγκόσμιες θερμοκρασίες έχουν συνδεθεί στενά. Κάτι που είναι κάπως εκπληκτικό, δεδομένων των άλλων αλλαγών που γνώρισε η Γη κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου.

Παλαιότερα κλίματα

Η εργασία που γίνεται εδώ από μια διεθνή ομάδα περιλαμβάνει έναν συνδυασμό εναλλακτικών δεδομένων και κλιματικών μοντέλων. Ενώ υπάρχει μια σειρά από εναλλακτικά επίγεια δεδομένα, τείνουν να συνοδεύονται από πολύ μεγάλες αβεβαιότητες. Έτσι, οι ερευνητές εστίασαν σε έναν τύπο δεδομένων μεσολάβησης: την αναλογία των ισοτόπων οξυγόνου που βρίσκονται στα κελύφη των θαλάσσιων οργανισμών. Υπάρχουν ορισμένα ερωτήματα σχετικά με την ακρίβεια αυτών των δεδομένων, καθώς η χρήση τους απαιτεί η αναλογία αυτών των ισοτόπων στους ωκεανούς να παραμένει σταθερή με την πάροδο του χρόνου.

Για να αντισταθμίσουν αυτό, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν δύο μεθόδους για να μετατρέψουν αυτές τις μεταβλητές σε θερμοκρασίες. Μια μέθοδος υπέθεσε ότι οι αναλογίες ισοτόπων οξυγόνου στο θαλασσινό νερό παρέμειναν σταθερές. Η δεύτερη μέθοδος χρησιμοποίησε αργή και σταθερή αλλαγή κατά την καλυπτόμενη χρονική περίοδο.

Τα κλιματικά μοντέλα παρέχουν έναν τρόπο μετατροπής αυτών των δεδομένων μεσολάβησης, τα οποία συνήθως προέρχονται από μια ενιαία γεωγραφική τοποθεσία, σε παγκόσμια θερμοκρασία. Χρησιμοποιώντας λεπτομέρειες όπως η ηπειρωτική σύνθεση και τα επίπεδα διοξειδίου του άνθρακα, τα μοντέλα μπορούν να εκτιμήσουν εύλογες παγκόσμιες θερμοκρασίες που ταιριάζουν με δεδομένα δεδομένων μεσολάβησης, δηλαδή μια συγκεκριμένη θερμοκρασία σε μια συγκεκριμένη τοποθεσία στον κόσμο. Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν μια σειρά από κλιματικά μοντέλα, έτσι ώστε τα αποτελέσματα να μην εξαρτώνται από κάποια συγκεκριμένη εφαρμογή της φυσικής της ατμόσφαιρας.

Τα αποτελέσματα, τα οποία οι ερευνητές ονομάζουν VANDA, υπολογίζουν τις παγκόσμιες θερμοκρασίες τα τελευταία 485 εκατομμύρια χρόνια, ξεκινώντας από το τέλος της Κάμβριας Περιόδου, την περίοδο που είδε τη διαφοροποίηση των μεγάλων ομάδων ζωικής ζωής σήμερα.

Πώς μοιάζει λοιπόν η Βάντα; Ένα βασικό χαρακτηριστικό είναι ότι επικαλύπτει την Καινοζωική εποχή, η οποία ξεκίνησε με τη μαζική εξαφάνιση που τερμάτισε όλες τις γενεαλογίες δεινοσαύρων που δεν ήταν πτηνά. Έχουμε μια καλύτερη ιστορία των καινοζωικών κλιμάτων, επομένως αυτό παρέχει μια σημαντική δοκιμή για το εάν οι θερμοκρασίες Vanda ταιριάζουν με αυτές που λαμβάνονται ανεξάρτητα. Η συνοχή τους αποτελεί σημαντική επικύρωση της νέας εργασίας.

Συνολικά, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι η μέση παγκόσμια θερμοκρασία πιθανότατα κυμαινόταν από το χαμηλό περίπου 11 βαθμών Κελσίου, που παρατηρήθηκε στις τελευταίες παγετώδεις περιόδους, έως το υψηλό των 36 βαθμών Κελσίου, πριν από περίπου 90 εκατομμύρια χρόνια, αν και παρόμοιες ακραίες περιπτώσεις παρατηρήθηκαν κατά τη διάρκεια το Παλαιόκαινο-Πλατεριανό-Γη. Άλλα σημαντικά κλιματικά γεγονότα, όπως η θέρμανση από τις εκρήξεις που σχημάτισαν τις Παγίδες της Σιβηρίας, εμφανίζονται επίσης στο αρχείο. Υπάρχουν μεγάλες περίοδοι τάσεων θέρμανσης (όπως αυτές που κάλυψαν το μεγαλύτερο μέρος της Μεσοζωικής Εποχής) που εναλλάσσονται με την ψύξη (η οποία κυριάρχησε στη σημερινή Καινοζωική Εποχή). Οι ερευνητές προτείνουν ότι αυτές οι τάσεις καθοδηγούνται από τη συνέλευση και τη διάσπαση των υπερηπείρων.

Οι ερευνητές πέρασαν μεγαλύτερο μέρος αυτής της περιόδου σε θερμά κλίματα θερμοκηπίου (41% της περιόδου) παρά σε κλίματα αποθήκευσης πάγου (31%). Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι το μεγαλύτερο μέρος της διαφοράς μεταξύ αυτών των κλιμάτων εμφανίζεται στις πολικές περιοχές. Οι αλλαγές συμβαίνουν στις τροπικές περιοχές, αλλά είναι πολύ μικρότερες σε μέγεθος. Έτσι, κατά την περίοδο των αποθηκών πάγου, η διαφορά μεταξύ των τροπικών και των μεγάλων γεωγραφικών πλάτη κυμαίνεται από 30° έως 50°C. Αντίθετα, κατά τις περιόδους θερμοκηπίου, η διαφορά μεταξύ του ισημερινού και του πόλου τείνει να είναι της τάξης των 15° έως 25°C.