A tudományos közösség, a kormányok, a humanitárius szervezetek és még a katonai tervezők között az éghajlatváltozást az emberiség jelenlegi legnagyobb veszélyének tekintik. Az éhínség, a betegség, az árvíz, az elmozdulás, a szélsőséges időjárás és a káosz növekedése között egyértelmű, hogy ahogyan a bolygónkat melegebbre melegítjük, súlyos következményekkel jár.
Számos olyan esetben van azonban, amikor a mostani károk elszabadulást eredményezhetnek, ami tömeges kihaláshoz vezethet. Ezt a lehetőséget a MIT professzor, Daniel Rothman, a NASA és a Nemzeti Tudományos Alapítvány (NSF) támogatásával végzett nemrégiben készült tanulmány szemlélteti. Rothman szerint veszélyt jelenthet egy „szén-küszöb” megsértése, amely a Föld óceánjaival elszabaduló hatáshoz vezethet.
Rothman, a geofizikai professzor és az MIT Föld-, légkör- és bolygótudományi tanszékének Lorenz Center társigazgatója, az elmúlt években arra figyelmeztetett minket, hogy mi a kritikus küszöb. 2017-ben kiadott egy cikket az Tudományos előrehaladás figyelmeztette, hogy a Föld óceánjai 2100-ig elegendő szén-dioxid-tartalommal bírjanak a tömegpusztulás elindításához.
Azóta Rothman finomította ezt az előrejelzést azzal, hogy megvizsgálta, hogy a szénciklus hogyan reagál a kritikus küszöb átlépésekor. Az új, a A Nemzeti Tudományos Akadémia folyóiratai, Rothman egy olyan egyszerű matematikai modellt alkalmazott, amelyet kifejlesztett, hogy ábrázolja a Föld felső óceánjának szénciklusát és hogyan viselkedne ez a küszöb átlépésekor.
Ez a ciklus abból áll, hogy a szén a Föld légkörébe kerül (nagyrészt a vulkáni tevékenység révén), és a Föld köpenyében tárolódik karbonátos ásványok formájában. Óceánjaink „szén-dioxid-elnyelőként” is szolgálnak, eltávolítva a légköri szént a levegőből és szénsavvá alakítva. Ez a ciklus a bolygó hőmérsékleteit és az óceán savassági szintjét idővel stabilnak tartotta.
Amikor a légkörből származó szén-dioxid feloldódik a tengervízben, az csökkenti az óceán karbonát-ionok koncentrációját is. Amikor egy bizonyos küszöb alá esnek, a kalcium-karbonátból készült héjak oldódni kezdenek, és az azoktól a szervezetektől, amelyek védelmetől függ őket, nehezebb életben maradni.
Ez két okból káros. Egyrészt ez azt jelenti, hogy a tengeri életciklus fontos része elhal. Másrészt a kagyló fontos szerepet játszik a szén-dioxid eltávolításában a felső óceánból. Ennek oka az, hogy a szervezetek a héjukra támaszkodnak, hogy segítsenek nekik az óceán fenekén süllyedni, és hordozott szerves szénet hordoznak magukkal.
Ezért a légköri szén-dioxid növekedése (és az ebből adódó óceánsavasodás) kevesebb meszesedő szervezetet és kevesebb szén-dioxidot fog eltávolítani. Ahogyan Rothman egy nemrégiben elmondta a MIT News-nak:
„Pozitív visszajelzés. Több szén-dioxid több szén-dioxidhoz vezet. Matematikai szempontból az a kérdés, hogy elegendő-e egy ilyen visszajelzés ahhoz, hogy a rendszert instabilsá tegyük? ”
Ez a folyamat a Föld története során sokszor megtörtént. Amint Rothman rámutatott a tanulmányában, az üledékes rétegek vizsgálatából származó bizonyítékok azt mutatják, hogy az óceánok széntartalma az elmúlt 540 millió év alatt több tucatszor gyorsan megváltozott (majd visszaállt). Ezek közül a legdrámaibb körülbelül ugyanabban az időben történt, mint a Föld története öt nagy tömegpusztításának négyén.
Ezen esetek mindegyikében Rothman arra a következtetésre jut, hogy a szén-dioxid növekedése (akár fokozatosan, akár hirtelen) végül egy küszöbön túllép, ami egy kiszabaduló kaszkádhatást eredményez, amely vegyi visszajelzéseket tartalmaz. Ez az óceán extrém savasodásához és az eredeti trigger hatásainak felerősödéséhez vezetett.
Sőt, a Rothman-modell zavarának körülbelül felében a szén növekedésének üteme lényegében azonos volt, amikor elindultak. Míg a múltban a kiváltó eseményeket valószínűleg a megnövekedett vulkáni aktivitás vagy más természeti események okozták, ezek több tízezer év alatt fordultak elő. Manapság az emberiség pumpálja a szén-dioxidot2 a légkörbe olyan sebességgel, amelyet a geológiai nyilvántartásban korábban még nem hallottak.
Ez volt Rothman tanulmányának egyik fő megállapítása, amely megmutatta, hogy a CO2 A bevezetett játék fontos szerepet játszik a rendszer ütésből való kiesésében. Míg a szénciklus szerény zavarai az idő múlásával kiegyenlítenek, és nem befolyásolnák az óceáni stabilitást, a CO gyors bevezetése2 pozitív visszacsatolások sorozatához vezetne, amelyek rávilágítanak a problémára.
Ma Rothman azt állítja, hogy „a gerjesztés csúcsán állunk”, és ha ez megtörténik, akkor a kapott visszajelzések és hatások valószínűleg hasonlóak lesznek a múltbeli globális katasztrófákhoz. "Ha egyszer túllépjük a küszöböt, az nem számít, hogyan jutottunk oda" - mondta. "Miután átjutottál rajta, foglalkoznia kell azzal, hogyan működik a Föld, és saját útjára indul."
Ráadásul tanulmánya azt is kimutatta, hogy a Föld óceánjai (a savasodás jelenlegi szintje alapján) végül visszatérnek az egyensúlyba, de csak több tízezer év után. Ez a minta összhangban áll a geológiai adatokkal, különösen legalább három olyan tömeges kihalással, amelyekről úgy gondolják, hogy tartósan hatalmas vulkánizmushoz kapcsolódnak.
Más szavakkal, ha az antropogén szén-dioxid-kibocsátás átlép a küszöbön, és tovább halad tovább, a következmények ugyanolyan súlyosak lehetnek, mint a korábbi tömegpusztítások. "Nehéz tudni, hogy a dolgok miként alakulnak ki, figyelembe véve, hogy mi történik ma" - mondta Rothman. „De valószínűleg közel állunk egy kritikus küszöbhöz. Bármely tüske kb. 10 000 év elteltével eléri a maximumot. Remélhetőleg ez időt ad nekünk a megoldás megtalálására. ”
A tudományos közösség már elismeri, hogy az antropogén CO2 a kibocsátások hatással vannak a Föld környezetére - ez a hatás évezredek óta érezhető volt. Ez a tanulmány azonban azt sugallja, hogy ezek a következmények sokkal drámaiabbak lehetnek, mint az előzőekben várták, és visszafordíthatatlanok lehetnek egy bizonyos ponton túl. Ha semmi más, akkor Rothman tanulmánya rávilágít a megoldások szükségességére, amelyeket most végre kell hajtani, amíg még van idő.
