Επιστήμονες ανακάλυψαν τον «φυσικό θερμοστάτη» της Γης που ρυθμίζει το κλίμα
Για περισσότερα από 100 εκατομμύρια χρόνια, η Γη κατάφερε να διατηρήσει τις θερμοκρασίες της μέσα σε ένα σταθερό εύρος, κατάλληλο για την εξέλιξη της ζωής, σαν να καθοδηγείται από έναν αόρατο, πλανητικό «θερμοστάτη».
Μια νέα διεθνής επιστημονική έρευνα, που δημοσιεύθηκε στην επιθεώρηση Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), φέρνει στο φως τον κρίσιμο μηχανισμό που παρέμενε μυστήριο μέχρι σήμερα: μια αλληλουχία γεγονότων που συνδέει τη στάθμη της θάλασσας, τα φωσφορικά άλατα και την αποθήκευση άνθρακα στους ωκεανούς.
Ο «αόρατος» ρυθμιστής του παγκόσμιου κλίματος
Στο επίκεντρο της ανακάλυψης βρίσκεται ο φώσφορος και ειδικότερα τα φωσφορικά άλατα — ένα δομικό θρεπτικό συστατικό για τη θαλάσσια ζωή. Όπως διαπιστώθηκε, οι μεταβολές στη στάθμη της θάλασσας καθόριζαν την ποσότητα των φωσφορικών που έφθαναν στον ανοιχτό ωκεανό, ρυθμίζοντας άμεσα την ικανότητα των βυθών να απορροφούν διοξείδιο του άνθρακα.
«Γνωρίζουμε ότι το διοξείδιο του άνθρακα στην ατμόσφαιρα μειώθηκε σημαντικά καθώς η Γη ψυχόταν τα τελευταία 60 εκατομμύρια χρόνια, αλλά είχαμε ελάχιστη κατανόηση για το πού κατέληγε αυτός ο άνθρακας. Τα αποτελέσματά μας δείχνουν ότι η αυξημένη ταφή οργανικού άνθρακα στα θαλάσσια ιζήματα διαδραμάτισε πολύ σημαντικότερο ρόλο από ό,τι πιστεύαμε μέχρι σήμερα», εξηγεί η επικεφαλής της μελέτης, Ρος Ρίκαμπι (Ros Rickaby), καθηγήτρια Επιστημών της Γης στο Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης.
Πώς λειτουργεί ο αλυσιδωτός μηχανισμός
Η αλληλεπίδραση μεταξύ των ωκεανών και της ατμόσφαιρας ακολουθούσε δύο διαφορετικά σενάρια ανάλογα με τη στάθμη της θάλασσας:
- Υψηλή στάθμη θάλασσας: Οι εκτεταμένες, πλημμυρισμένες υφαλοκρηπίδες εγκλώβιζαν τα φωσφορικά άλατα στα ρηχά ιζήματα. Με λιγότερα θρεπτικά συστατικά στον ανοιχτό ωκεανό, η ανάπτυξη των θαλάσσιων οργανισμών μειωνόταν, λιγότερος άνθρακας βυθιζόταν στον πυθμένα και το διοξείδιο του άνθρακα συσσωρευόταν στην ατμόσφαιρα, διατηρώντας τον πλανήτη θερμό.
- Πτώση της στάθμης: Όταν η στάθμη υποχωρούσε, οι υφαλοκρηπίδες συρρικνώνονταν και τεράστιες ποσότητες φωσφορικών διοχετεύονταν στους ωκεανούς. Αυτό πυροδοτούσε μια έκρηξη θαλάσσιας ζωής. Η αποσύνθεση των οργανισμών κατανάλωνε το διαλυμένο οξυγόνο, δημιουργώντας ζώνες χαμηλού οξυγόνου. Όταν αυτές οι ζώνες έρχονταν σε επαφή με τα ιζήματα, απελευθέρωναν ακόμα περισσότερα φωσφορικά, δημιουργώντας έναν αυτοενισχυόμενο κύκλο που έθαβε τεράστιες ποσότητες άνθρακα στο βυθό και έψυχε τον πλανήτη.
Το «ιδανικό σημείο» για την ταφή του άνθρακα
Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι αυτός ο μηχανισμός απορρόφησης άνθρακα έφτανε στο απόγειό του όταν η στάθμη της θάλασσας βρισκόταν 10 έως 40 μέτρα πάνω από τα σημερινά επίπεδα. Σε αυτό το «ιδανικό σημείο», οι ζώνες χαμηλού οξυγόνου ευθυγραμμίζονταν απόλυτα με τα οργανικά ιζήματα των υφαλοκρηπίδων, επιτρέποντας στο σύστημα να λειτουργεί σταθερά για εκατομμύρια χρόνια.
Αντίθετα, κατά την Ηώκαινο εποχή (πριν από 56 έως 34 εκατομμύρια χρόνια), η στάθμη ήταν υπερβολικά υψηλή. Τα φωσφορικά παγιδεύτηκαν στα ρηχά, ο μηχανισμός απορρόφησης απενεργοποιήθηκε και το διοξείδιο του άνθρακα παρέμεινε σε υψηλά επίπεδα, διατηρώντας τη Γη σε συνθήκες θερμοκηπίου.
Αποκωδικοποιώντας το οξυγόνο των αρχαίων ωκεανών
Για να επαληθεύσουν το μοντέλο, οι επιστήμονες ανέλυσαν γεωλογικά δεδομένα 60 εκατομμυρίων ετών. Κομβικό ρόλο έπαιξε η χρήση του δείκτη ιωδίου προς ασβέστιο (I/Ca), ο οποίος μετρήθηκε με φασματόμετρο μάζας στο Πανεπιστήμιο Syracuse από την ομάδα του καθηγητή Ζούνλι Λου (Zunli Lu).
Η τεχνική αυτή εξετάζει τη χημική σύσταση από τα απολιθωμένα κελύφη των τρηματοφόρων — μικροσκοπικών οργανισμών του βυθού — αποκαλύπτοντας τα ακριβή επίπεδα οξυγόνου που υπήρχαν στα θαλάσσια νερά πριν από εκατομμύρια χρόνια.
«Ο συνάδελφός μας Κρίστιαν Μπιέρουμ είχε μελετήσει τη σύνδεση στάθμης, οξυγόνου και φωσφορικών μέσω υπολογιστικού μοντέλου πριν από δύο δεκαετίες. Τώρα καταφέραμε επιτέλους να συγκεντρώσουμε τα γεωλογικά δεδομένα που χρειαζόταν για να επιβεβαιώσουμε την υπόθεση», σημειώνει ο καθηγητής Λου.
Ένα πιο ανθεκτικό κλιματικό σύστημα
Σύμφωνα με τους ερευνητές, με την πάροδο του γεωλογικού χρόνου, οι ζώνες χαμηλού οξυγόνου μετατοπίστηκαν σε μεγαλύτερα βάθη. Αυτή η σταδιακή αλλαγή περιόρισε τις ακραίες διακυμάνσεις μεταξύ αποθήκευσης και απελευθέρωσης άνθρακα, σταθεροποιώντας τα επίπεδα διοξειδίου του άνθρακα και οξυγόνου στην ατμόσφαιρα και καθιστώντας το κλίμα της Γης πιο ανθεκτικό στις πλανητικές διαταραχές.
Πηγές: Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), Syracuse University, University of Oxford.
