Як змінювалася температура Землі за останні 500 мільйонів років

Нещодавнє дослідження представляє нову криву глобальної середньої температури поверхні, показуючи, що температура Землі змінювалася більше, ніж вважалося раніше, протягом більшої частини фанерозойського еону — періоду, відзначеного диверсифікацією життя, колонізацією суші та численними масовими вимираннями.  Крива також підтверджує, що температура Землі сильно корелює з кількістю вуглекислого газу в атмосфері.

Вивчення температури минулого Землі

Фанерозойський еон почався приблизно 540 мільйонів років тому з кембрійського вибуху, часу, коли складні організми з твердим панциром вперше з’явилися в літописі скам’янілостей.  Незважаючи на те, що дослідники можуть створювати симуляції, починаючи з цієї епохи, температурна крива в дослідженні зосереджена на останніх 485 мільйонах років через обмежені геологічні дані про температуру за попередні періоди.

«Важко знайти такі старі породи, у яких збереглися температурні індикатори – навіть 485 мільйонів років тому у нас їх не так багато. Ми були обмежені в тому, наскільки далеко ми могли піти», — сказала співавтор дослідження Джессіка Тірні, палеокліматолог з Університету Арізони.

Розробка температурної кривої

Дослідники розробили температурну криву, використовуючи підхід під назвою асиміляція даних. Цей метод дозволив їм об’єднати дані з геологічних літописів і кліматичні моделі для створення більш узгодженого розуміння стародавнього клімату.

«Цей метод спочатку був розроблений для прогнозування погоди», — сказала Емілі Джадд, провідний автор статті та колишній докторант Смітсонівського національного музею природної історії та Університету Арізони. «Замість того, щоб використовувати його для прогнозування майбутньої погоди, ми використовуємо його для прогнозування стародавнього клімату».

Удосконалення розуміння вченими того, як температура Землі коливалася з часом, забезпечує важливий контекст для розуміння сучасних змін клімату.

Озираючись назад, щоб передбачити майбутнє

Співавтор дослідження Скотт Вінг є співавтором статті та куратором палеоботаніки в Смітсонівському національному музеї природної історії. 

«Якщо ви вивчаєте останні пару мільйонів років, ви не знайдете нічого, що схоже на те, що ми очікуємо у 2100 або 2500 роках», — сказав Вінг. «Вам потрібно повернутися ще далі до періодів, коли Земля була справді теплою, тому що це єдиний спосіб ми зможемо краще зрозуміти, як клімат може змінитися в майбутньому».

CO2 є найбільшим фактором температури 

Нова крива показує, що протягом останніх 485 мільйонів років  температури змінювалися значно більше, ніж вважалося раніше. Протягом цього періоду глобальна температура коливалася від 52 до 97 градусів за Фаренгейтом. Періоди екстремальної спеки найчастіше пов’язували з підвищеним рівнем парникового газу вуглекислого газу в атмосфері.

«Це дослідження чітко демонструє, що вуглекислий газ є домінуючим контролем глобальної температури протягом геологічного часу», — сказав Тірні. «Коли CO₂ низький, температура низька; коли CO₂ високий, температура висока».

Швидке підвищення температури на Землі

Висновки також показують, що нинішня глобальна температура на Землі, яка становить 59 градусів за Фаренгейтом, є нижчою, ніж вона була протягом більшої частини фанерозою. 

Проте викиди парникових газів у результаті зміни клімату, спричиненої діяльністю людини, наразі нагрівають планету набагато швидше, ніж навіть найшвидші події того часу, кажуть дослідники.  Це швидке потепління створює ризики для видів та екосистем у всьому світі та спричиняє швидке підвищення рівня моря. Деякі інші епізоди швидкої зміни клімату в фанерозої спровокували масові вимирання.

Люди розвивалися в більш холодному кліматі

Швидке переміщення до більш теплого клімату може створити небезпеку для людей, які здебільшого жили в діапазоні глобальних температур 10 градусів за Фаренгейтом, порівняно з діапазоном 45 градусів за останні 485 мільйонів років.

«Увесь наш вид еволюціонував до клімату «крижаного дому», який не відображає більшу частину геологічної історії», — зазначив Тірні. «Ми змінюємо клімат на місце, яке справді виходить з контексту для людей. Планета була і може бути теплішою, але люди та тварини не можуть адаптуватися так швидко».

Глобальна температура Землі в фанерозої 

Співпраця між Тірні та дослідниками зі Смітсонівського інституту почалася в 2018 році. Команда мала на меті надати відвідувачам музею криву, яка показує глобальну температуру Землі впродовж фанерозою, який почався приблизно 540 мільйонів років тому і триває до наших днів.

Дослідники зібрали понад 150 000 оцінок стародавніх температур, розрахованих на основі п’яти різних хімічних показників, що збереглися в скам’янілих мушлях та інших типах стародавньої органічної речовини.  Їхні колеги з Брістольського університету створили понад 850 моделей моделювання того, як міг виглядати клімат Землі в різні періоди далекого минулого, на основі розташування континентів і складу атмосфери. 

Точна крива зміни температури Землі

Об’єднавши ці дві лінії доказів, команда створила найточнішу криву того, як температура Землі змінювалася за останні 485 мільйонів років. Інший важливий висновок дослідження стосується чутливості клімату, показника того, наскільки клімат нагрівається внаслідок подвоєння вуглекислого газу.

«Ми виявили, що вуглекислий газ і температура не тільки дуже тісно пов’язані, але й однаково пов’язані протягом 485 мільйонів років. Ми не бачимо, що клімат є більш чутливим, коли жарко чи холодно», — підсумував Тірні. Дослідження опубліковано в журналі Science.