https://bodybydarwin.com
Slider Image

Forskare löser mysteriet med jordens termostat

2020

Livet på jorden har överlevt stora klimatförändringar, från en varm period för 450 miljoner år sedan, när de flesta av dagens USA var under vattnet, till den senaste istiden för 20 000 år sedan, när New England begravdes under en miltjocklek glaciär. Även om klimatförändringarna utlöste massförlängningar fortsatte livet.

Detta är något av mysterium. Löpande klimatförändringar förvandlade Venus till ett brinnande hellscape, men jorden växte aldrig så varmt eller kallt att livet inte lyckades uthärda. Även i de mest turbulenta stunderna förblev vår lilla planet en tillflykt, en blågrön livbåt som rymmer den rymdas enorma fientlighet. Varför?

Forskare har länge spekulerat i möjligheten att en planettermostat håller klimatförändringarna i kontroll. En ny studie publicerad i tidskriften Geochemical Perspectives Letters ger det första beviset på dess existens.

”Klimatet måste vara relativt begränsat. Det kan inte förändras för mycket, annars skulle livet försvinna ”, säger Philip Pogge von Strandmann, geokemist vid University College London och huvudförfattare till studien. "Det måste finnas en mekanism som hindrar klimatet från att bli helt galet."

Den mekanismen är något som kallas "vädretermostat." Så här fungerar det: Koldioxid fångar värme, håller jorden fin och mysig. Ett dopp i CO 2 kan åstadkomma en istid. En spik kan få planeten att svimma. Jorden reglerar denna växthusgas genom väderbildning. Atmosfärisk koldioxid upplöses i regnvatten och kombineras med stenar för att bilda bikarbonat.

"Om du löser upp en sten i vattnet rain vatten, flodvatten den processen tar CO 2 ur atmosfären och sätter det i vattnet som bikarbonat. Det går från floderna ut i havet sa Pogge von Strandmann. En gång i havet kombineras bikarbonatet med kalcium för att bilda kalksten. "Det låser upp koldioxiden sa han.

Den globala termostaten svarar på varmt och kallt. Värme påskyndar kemiska reaktioner, vilket gör att stenar och regnvatten drar ner koldioxidnivåerna snabbare och därmed kyler planeten snabbare. Kalla temperaturer bromsar denna process och förhindrar att planeten blir för kylig.

Den koldioxid som fångas i kalksten kommer så småningom att återgå till atmosfären. Kalksten dras under jordens jordskorpa av rörelsen av tektoniska plattor och blir en del av jordens mantel. Så småningom kommer koldioxid att separeras från kalkstenen och utvisas till himlen genom vulkanutbrott.

Under varma perioder tar vädret bort koldioxid från atmosfären snabbare än vulkaner kan bygga upp den. Detta gör att den totala volymen koldioxid sjunker och kyler planeten. Under kalla perioder tillsätter vulkaner koldioxid snabbare än den kan avlägsnas och värmer planeten. I decennier trodde forskare att detta var fallet, men de saknade bevis.

Det hade antagits i evigheter. Det var i alla klimatmodeller, men det hade faktiskt aldrig bevisats, sade Pogge von Strandmann. Vi har nu faktiskt några bevis från tidigare klimathändelser för att väderträdning svarar på temperaturen. ”

Pogge von Strandmann och hans kollegor letade efter ledtrådar i kalkstenavlagringar, som innehåller litiumisotoper införda genom väderbildning. Koncentrationen av litium varierar mellan lager av kalksten. Mer litium överensstämmer med varmare perioder, när väderutbredningen påskyndas.

Naturligtvis är väderbitande inte det enda påverkan på det globala klimatet. Klimatet svarar också på förändringar i solaktivitet och tillväxt av till exempel vegetation. Växter skrubber koldioxid från atmosfären och kyler planeten, men deras effekt är begränsad. Typiskt, när växter dör och förfaller, släpper de sina kolbehållare tillbaka i himlen. Pogge von Strandmann säger att vegetation formar klimatet mycket mindre än förvitring över eoner.

Väderträning är orsaken till att jorden inte är som Venus, där stigande nivåer av koldioxid gjorde planeten omöjlig att leva. I dag på Venus, där atmosfären nästan helt är koldioxid, är medeltemperaturen mer än 800 grader F. På jorden är medeltemperaturen närmare 60 grader F.

"Det är en viss grad av flytande vatten som interagerar med sten som håller jordens klimat stabilt under långa tidsperioder, " sade Pogge von Strandmann. Som han noterade är detta lite tröst när det gäller klimatförändringar som orsakas av människor. Vädring förändrar klimatet gradvis över många tusentals år.

"Vi vet att vädret kommer att öka [när planeten blir varmare], " sade han. "Vi vet att det kommer att ta bort koldioxid, men det kommer att vara minst 100 000 år eller så innan det skulle tillåta klimatet att återhämta sig till förindustriella förhållanden." Genom att bränna kol, olja och naturgas förvandlar människor klimatet på skalan från decennier.

"Det finns rörelser för att se om vi kan utnyttja denna process på ett konstgjort sätt för att ta bort koldioxid snabbare sade Pogge von Strandmann." Du får en hel del mycket finkornig silikatsten och plogar den i fält runt jorden. Ju finare korn berget är, desto snabbare upplöses det och desto snabbare avlägsnar CO 2. "Tyvärr är den här metoden fortfarande i försöksfasen, och det finns ingen garanti för att det skulle kunna skalas upp för att bekämpa klimatförändringar.

"Du måste transportera silikatstenen från den plats där den bryts till den plats där du vill plöja den in i fälten, och du måste spendera energi för att slipa den ner till en liten kornstorlek, " sade Pogge von Strandmann. "Det finns många experiment för närvarande för att ta reda på vilken kornstorlek vi skulle behöva och vilka konsekvenser det är för att effektivt plöja massor av stenpulver i fält."

Genom att titta på den geologiska journalen kan forskare mäta konsekvenserna av snabb väderföring. Historien visar att en böljning av bikarbonat i havet kan utlösa en planktonblomma. Plankton gabbar upp syre i vattnet och lämnar andra havsdjur att kvävas. Även detta kan emellertid vara att föredra framför klimatförändringarna.

Även om jordens klimat alltid är i rörelse, och livet kommer att fortsätta fortsätta genom temperaturökningen och -nedgången, kommer den snabba uppvärmningen som uppstår genom att bränna fossila bränslen att göra livet mycket svårare för människor. Det är nödvändigt att begränsa kolföroreningar för att se till att jorden förblir gästfri för våra arter.

”Jordens klimat varierar mycket. Det har varierat mycket tidigare, säger Pogge von Strandmann. "Poängen är naturligtvis att varje gång det varierar mycket orsakar det en stor, massutrotning."

Jeremy Deaton skriver för Nexus Media, ett syndikerat nyhetsband som täcker klimat, energi, politik, konst och kultur. Du kan följa honom @deaton_jeremy.

Bara sju riktigt utmärkta pennor

Bara sju riktigt utmärkta pennor

Psykologer kopplade en gång autism till schizofreni - och skyllde mammor för båda

Psykologer kopplade en gång autism till schizofreni - och skyllde mammor för båda

Motion verkar verkligen hjälpa till med depression

Motion verkar verkligen hjälpa till med depression