15 millió éve volt utoljára ennyi szén-dioxid a levegőben

Legalább 15 millió évvel kell visszatekintenünk, hogy a földi atmoszférában a jelenlegi koncentrációnak megfelelő mennyiségű CO2-t találjunk. Akkor a Föld teljesen más arcát mutatta: például a tengerszint 25-40 méterrel volt magasabb a jelenleginél.

Az elmúlt 20 millió évre visszamenőleg rendelkezésre álló geológiai vizsgálatok arra engednek következtetni, hogy az üvegházhatású szén-dioxid és a Föld éghajlata mindig is szoros kapcsolatban állt egymással. A szén-dioxid-szint emelkedett, mikor melegebbre fordult a klíma, tovább erősítve a felmelegedést, és csökkent, mikor hidegebb periódus köszöntött be.

Az erről szóló kutatást Aradhna Tripati, a Los Angeles-i székhelyű Kaliforniai Egyetem (UCLA) föld- és űrtudományok, valamint a légkör- és óceántudományok tanszékének segédprofesszora vezette. Az eredményeket egyelőre a Science Express internetes oldalon publikálták.

Egysejtű tengeri élőlény segít a múlt éghajlatának kutatásában

A földtörténeti korok éghajlatát a paleoklimatológia tudománya vizsgálja. A Föld klímatörténetét, hőmérsékleti és nedvességi viszonyait, a légkör összetételét a tudósok többek között növényi és állati ősmaradványok, jégfuratminták, évgyűrűk vizsgálatával, valamint üledék- és pollenanalízis segítségével rekonstruálják.

A sarki jégből vett furatmintákból származó légbuborékok vegyelemzésével a kutatók 800 ezer évre visszamenőleg tudták rekonstruálni a Föld légkörének összetételét és a szén-dioxid-koncentráció változásait. Eddig azonban nem találtak olyan általánosan elfogadott módszert, amelynek segítségével a 800 ezer évvel ezelőtti időszakban meghatározzák a CO₂ mennyiségét az ősi légkörben.

Tripati korábban a Cambridge-i Egyetem kutatócsoportjának volt tagja, amely kifejlesztett egy új technikát a jóval távolabbi múlt szén-dioxid-szintjeinek meghatározására. Az eljárás lényege, hogy az ősi foraminiferák, azaz egysejtű tengeri élőlények meszes vázában vizsgálják a bór és kalcium arányát.

Tripati és csoportja a fenti módszer alkalmazásával megállapította a jégbe zárt buborékok CO₂-koncentrációját, és sikerült pontosan reprodukálniuk 800 ezer évre visszamenőleg a légköri CO₂-szintet - mindössze 14 ppm-es átlagos hibával (a rövidítés azt jelöli, hogy egymillió légrészecske közül mennyi a CO₂).

Miután az eljárás megbízhatóságát így bizonyították, kiterjesztették a vizsgálatokat a 20 millió évig terjedő időszakra. Az eredmények szoros összefüggést mutattak ki a szén-dioxid szintje és a klíma alakulása között. Nevezetesen, amikor a múltban növekedésnek indult Grönlandon, az Antarktiszon vagy az Északi-tengeren a jégtakaró, akkor ezzel egyidejűleg a szén-dioxid koncentrációjában is drámai változások történtek.

Drasztikusan megváltozott a bolygó arculata

Az elmúlt 20 millió évet tanulmányozva csupán közel 15 millió évvel ezelőtt állt a napjainkhoz hasonló szinten a légköri CO₂ - ami jelenleg 385 ppm körül mozog. Akkor a szén-dioxid-koncentráció a korábbi szinthez képest drasztikusan, mintegy 100 ppm-mel megemelkedett, és tartósan 400 ppm közelében maradt az üvegházgáz koncentrációja. Bolygónk pedig teljesen másképp festett.

Nem borította jég az Északi-sarkot 20 millió évvel,
olyan erős volt az üvegházhatás (Aradhna Tripati az UCLA Newsroom fotóján)

A globális felszíni átlaghőmérsékletek 3-6 Celsius-fokkal, míg a tengerszint 25-40 méterrel volt magasabb a jelenleginél, az Északi-sarkot nem borította állandó jégtakaró, illetve az Antarktiszon és Grönlandon is csak kevés jég volt. A szén-dioxid és a földi hőmérséklet közötti feltételezett kapcsolatot látszik igazolni, hogy egyidejűleg zajlott le a sarki jégtakarók növekedése és az üvegházgáz koncentráció mérséklődése a 10 és 14 millió évvel ezelőtti időszakot felölelő, középső miocén korban.

Rövid szén-dioxid- és klímatörténeti áttekintő

50 millió évvel ezelőtt nem voltak jégtakarók a Földön, ehelyett nagy kiterjedésű sivatagok uralták a szubtrópusi területeket. 34 millió évvel ezelőtt azonban hűvösebb időszak köszöntött be, amelynek oka jelenleg még nem ismert. Ekkor képződtek az Antarktisz gleccserei és kontinentális jégtáblái, emellett csökkent a tengerszint, és többfelé lombhullató erdők váltották fel a trópusi növényfajokat.

3 millió évvel ezelőtt jelentek meg az Északi-sarkvidék és Grönland jégtakarói - korábban nagyrészt jégmentes, feltehetően fűvel és erdőkkel borított volt a terület. Ebben az időszakban a rendkívül magas szén-dioxid-koncentráció arra a szintre, kb. 280 ppm-re csökkent, ami később az ipari forradalmat megelőző korszakban volt jellemző a bolygón.

Az elmúlt 800 ezer év során - egészen a legutóbbi évtizedekig- a CO₂-szint ciklikusan változott 180 és 280 ppm között, és a jelenlegi, mintegy 385 ppm-es értéket meg sem közelítette az elmúlt 15 millió évben.

Az ipari forradalom előtt 280 ppm körül mozgott a szén-dioxid-koncentráció, és ez csak keveset változott az azt megelőző 1000 év folyamán. Az iparosodást követően, a 19. század végén és a 20. század elején azonban ugrásszerű emelkedésnek indult a koncentráció, és azóta is ez a tendencia a jellemző.

Tripati érdeklődésének középpontjában a szénkörforgalom és a klíma kapcsolatának megértése áll a különböző időskálákat áttekintve, néhány száz évtől kiindulva egészen több tíz millió évig. A fiatal kutató jelenleg azon fáradozik, hogy az elmúlt 20 millió évet még részletesebben tanulmányozza, és vizsgálatait kiterjessze a jóval távolabbi múltba, legalább 50 millió évre visszamenőleg. A múlt éghajlatának feltárása óriási kihívások elé állítja a szakembereket. A kutatások révén kapott eredmények egyfajta rálátást adnak a földi mechanizmusokra, segítségükkel pontosítani lehet a globális klímamodelleket és így az elkövetkező évtizedekre vonatkozó becsléseket is.