Η Γη ενδέχεται να ανταποκριθεί στις τεράστιες ποσότητες διοξειδίου του άνθρακα (CO₂) που οι άνθρωποι διοχετεύουν στην ατμόσφαιρα με το να «διορθώσει υπερβολικά» την ανισορροπία, κάτι που θα μπορούσε να οδηγήσει στην έλευση της επόμενης εποχής των παγετώνων στην ώρα της, αντί να καθυστερήσει για δεκάδες χιλιάδες χρόνια, όπως είχε προβλεφθεί προηγουμένως.
Αυτό οφείλεται σε έναν νέο «θερμοστάτη» που ανακαλύφθηκε και ο οποίος θάβει τεράστιες ποσότητες άνθρακα κάτω από τον θαλάσσιο πυθμένα με τόσο αποτελεσματικό τρόπο, ώστε, σύμφωνα με τους ερευνητές, θα μπορούσε να εξαλείψει τις ανθρωπογενείς εκπομπές άνθρακα μέσα σε 100.000 χρόνια.
Αυτός ο μηχανισμός είναι αρκετές φορές ταχύτερος από τον προγενέστερα περιγραφόμενο ως «τεμπέλη θερμοστάτη», ο οποίος δεσμεύει τον άνθρακα σε χρονική κλίμακα από 500.000 έως 1 εκατομμύριο χρόνια, σύμφωνα με τη μελέτη που δημοσιεύθηκε στις 25 Σεπτεμβρίου στο περιοδικό Science.
Με τους δύο «θερμοστάτες» να λειτουργούν ταυτόχρονα, είναι πιθανό η επόμενη εποχή των παγετώνων να ξεκινήσει στην ώρα της, αντί να καθυστερήσει λόγω των επιπτώσεων της κλιματικής αλλαγής, όπως δήλωσε ένας από τους συγγραφείς της μελέτης, ο Andy Ridgwell, καθηγητής γεωλογίας στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, στο Live Science.
Ο νέος αυτός θερμοστάτης, ωστόσο, δεν προστατεύει τη σημερινή ανθρωπότητα από τις συνέπειες της υπερθέρμανσης του πλανήτη, τόνισε ο Dominik Hülse, ένας ακόμη συγγραφέας της μελέτης, μαθηματικός και μοντελιστής βιογεωχημικών διεργασιών στο Πανεπιστήμιο της Βρέμης στη Γερμανία. «Αυτό δεν σημαίνει ότι θα είμαστε ασφαλείς από την υπερθέρμανση του πλανήτη τα επόμενα 100 ή ακόμα και 1.000 χρόνια», δήλωσε στο Live Science.
Η ανακάλυψη της δεκαετίας του 80′
Οι επιστήμονες υποπτεύονταν εδώ και καιρό ότι η Γη ρυθμίζει το κλίμα της σε γεωλογικές χρονικές κλίμακες. Από τη δεκαετία του 1980, οι ερευνητές έχουν διατυπώσει τη θεωρία ενός μηχανισμού που ονομάζεται «ανάδραση διάβρωσης των πυριτικών πετρωμάτων». Αυτή συμβαίνει όταν η βροχή «παγιδεύει» CO₂ από την ατμόσφαιρα και το μεταφέρει στα πετρώματα πυριτίου, πετρώματα που αποτελούνται από ορυκτά με οξυγόνο και πυρίτιο και καλύπτουν περίπου το 90% του φλοιού της Γης. Το CO₂ αντιδρά με τα πετρώματα, τα διαλύει και σχηματίζει μόρια που διεισδύουν στο έδαφος και τελικά καταλήγουν στον ωκεανό. Εκεί, το διοξείδιο του άνθρακα μετατρέπεται σε ασβεστόλιθο και ανθρακικό ασβέστιο, «κλειδώνοντας» έτσι τον άνθρακα για εκατομμύρια χρόνια.
Η αντίδραση αυτή λειτουργεί σαν θερμοστάτης, επειδή όσο περισσότερο CO₂ υπάρχει στην ατμόσφαιρα, τόσο θερμαίνεται η Γη και τόσο εντείνεται ο υδρολογικός κύκλος. Καθώς αυξάνονται οι βροχοπτώσεις, η αποσάθρωση των πυριτικών πετρωμάτων επιταχύνεται, πράγμα που σημαίνει ότι περισσότερο CO₂ μεταφέρεται στους ωκεανούς και τα επίπεδα του στην ατμόσφαιρα μειώνονται ξανά στα προηγούμενα επίπεδα.
Η ανάδραση λειτουργεί και προς την αντίθετη κατεύθυνση. «Αν η Γη γίνει υπερβολικά ψυχρή και τα επίπεδα του CO₂ είναι πολύ χαμηλά, τότε ο “θερμοστάτης” καταναλώνει υπερβολικά λίγο CO₂ σε σχέση με τη σταθερή ποσότητα που απελευθερώνεται από τον μανδύα, από τα ηφαίστεια και άλλα χαρακτηριστικά μάγματος», εξηγεί ο Ridgwell. Σε αυτή την περίπτωση, λιγότερο CO₂ καταλήγει στους ωκεανούς και τα επίπεδά του στην ατμόσφαιρα αυξάνονται σταδιακά μέχρι να επιστρέψουν στα φυσιολογικά επίπεδα, προσθέτει.
Η ανάδραση διάβρωσης των πυριτικών πετρωμάτων, ωστόσο, λειτουργεί με αργούς ρυθμούς. Μπορεί να χρειαστεί μέχρι και 1 εκατομμύριο χρόνια μετά από μια διαταραχή για να επανέλθουν τα επίπεδα του CO2 σε ισορροπία. Ως αποτέλεσμα, υπάρχουν κλιματικά φαινόμενα που δεν μπορεί να εξηγήσει, όπως οι παγετωνικοί και μεσοπαγετωνικοί κύκλοι της Γης, οι οποίοι χαρακτηρίζονται από τεράστιες διακυμάνσεις στα επίπεδα CO₂ και στη θερμοκρασία και συμβαίνουν περίπου κάθε 100.000 χρόνια, σύμφωνα με τον Ridgwell.
Σύμφωνα με τον Hülse, η διάβρωση των πυριτικών πετρωμάτων δεν μπορεί επίσης να εξηγήσει τα γεγονότα, όπου ολόκληρος ο πλανήτης καλύφθηκε από πάγο. Ουσιαστικά, εάν ο μηχανισμός διάβρωσης ήταν ο μοναδικός ρυθμιστής της θερμοκρασίας του πλανήτη, η συνεχής του προσπάθεια για ισορροπία δεν θα επέτρεπε ποτέ στη Γη να φτάσει σε τόσο ακραίες συνθήκες ψύξης.
Ένας δεύτερος “θερμοστάτης”
Η νέα έρευνα εμπνεύστηκε από τη διδακτορική διατριβή του Hülse, στην οποία υπολόγισε πόσος οργανικός άνθρακας διατηρήθηκε στα ιζήματα του ωκεανού κατά τη διάρκεια προηγούμενων κλιματικών γεγονότων.
Τα αποτελέσματά του έδειξαν ότι ύστερα από περιόδους έντονης ηφαιστειακής δραστηριότητας και θέρμανσης, «βουνά» οργανικού άνθρακα εναποτέθηκαν στον πυθμένα της θάλασσας. Αυτό το εύρημα υποδήλωνε ότι μπορεί να υπάρχει μια σύνδεση μεταξύ των ατμοσφαιρικών επιπέδων CO2 και του οργανικού άνθρακα που είναι θαμμένος στον ωκεανό.
«Υπήρξαν σίγουρα περίοδοι στην ιστορία της Γης όπου τεράστιες ποσότητες οργανικού άνθρακα έχουν αποτεθεί», δήλωσε ο Ridgwell. «Γνωρίζαμε, σε κάποιο βαθμό, ότι πρέπει να συμβαίνουν και άλλα πράγματα πέρα από την διάβρωση των πυριτικών πετρωμάτων, αλλά είναι πολύ πιο περίπλοκο να τα ενσωματώσεις σε ένα μοντέλο».
Ωστόσο, ο Hülse και ο Ridgwell αντιμετώπισαν αυτή την πρόκληση στη νέα τους μελέτη, συνδυάζοντας τα επιμέρους ερευνητικά τους έργα σε ένα ενιαίο παγκόσμιο μοντέλο του κύκλου του άνθρακα και του κλίματος, το οποίο λάμβανε υπόψη την ταφή οργανικού άνθρακα στον πυθμένα της θάλασσας. Τα αποτελέσματά τους αποκάλυψαν έναν δεύτερο «θερμοστάτη», που βασίζεται στον κύκλο του φωσφόρου της Γης και ξεκινά στην ξηρά, από πετρώματα που περιέχουν ορυκτά όπως ο απατίτης, εξήγησαν οι ερευνητές.
Η διάβρωση αυτών των πετρωμάτων λόγω των βροχοπτώσεων απελευθερώνει φώσφορο, ο οποίος διαπερνά το έδαφος, καταλήγει σε ρυάκια και ποτάμια και τελικά φτάνει στον ωκεανό. Εκεί, ο φώσφορος αποτελεί βασικό θρεπτικό συστατικό για τους μικροσκοπικούς φωτοσυνθετικούς οργανισμούς που ονομάζονται φυτοπλαγκτόν, οι οποίοι τον χρησιμοποιούν για να τροφοδοτούν τις κυτταρικές τους διεργασίες. Όταν το φυτοπλαγκτόν πεθαίνει, βυθίζεται στον πυθμένα του ωκεανού, όπου αποθέτει οργανικό άνθρακα, φώσφορο και άλλα θρεπτικά στοιχεία.
Σ’ έναν πιο θερμό πλανήτη, καταλήγει περισσότερος φώσφορος στον ωκεανό, με αποτέλεσμα το φυτοπλαγκτόν να πολλαπλασιάζεται — πράγμα που σημαίνει ότι περισσότερο οργανικός άνθρακας και φώσφορος φτάνουν στον θαλάσσιο πυθμένα. Ωστόσο, οι πιο θερμοί ωκεανοί, περιέχουν λιγότερο οξυγόνο, καθώς η διαλυτότητα του οξυγόνου μειώνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας. Αυτή η αποξυγόνωση απελευθερώνει τον αποθηκευμένο φώσφορο πίσω στη στήλη του νερού, ενώ παράλληλα ο οργανικός άνθρακας παραμένει θαμμένος στα ιζήματα.
«Το πώς ακριβώς συμβαίνει αυτό δεν είναι πλήρως γνωστό από μηχανιστική άποψη, αλλά γνωρίζουμε ότι συμβαίνει», εξηγεί ο Ridgwell. «Σε περιόδους του παρελθόντος όπου παρατηρούμε τεράστιες ποσότητες οργανικού άνθρακα να θάβονται μετά από ένα θερμό επεισόδιο, βρίσκουμε ελάχιστο φώσφορο σε εκείνα τα υλικά σε σύγκριση με τα συνηθισμένα ιζήματα. Αν δεν θάβεται, τότε προφανώς επιστρέφει στον ωκεανό».
Καθώς ο φώσφορος ανακυκλώνεται, επανέρχεται στην τροφική αλυσίδα και το φυτοπλαγκτόν συνεχίζει να πολλαπλασιάζεται, καθώς τρέφεται τόσο με φώσφορο που προέρχεται από την ξηρά όσο και με αυτόν που απελευθερώνεται από τον ωκεανό. Αυτό οδηγεί σε μια «έκρηξη» φυτοπλαγκτού, η οποία απορροφά όλο και περισσότερο CO₂ από την ατμόσφαιρα και αποθέτει ολοένα και μεγαλύτερες ποσότητες οργανικού άνθρακα στον θαλάσσιο πυθμένα, προκαλώντας πτώση της παγκόσμιας θερμοκρασίας.
Με άλλα λόγια, όσο θερμαίνεται ο πλανήτης, τόσο πιο παραγωγικοί γίνονται οι ωκεανοί και τόσο περισσότερο άνθρακας «εγκλωβίζεται» στα ιζήματα, κάνοντας το κλίμα ψυχρότερο. Ωστόσο, η διαφορά μεταξύ του κύκλου του φωσφόρου και της διάβρωσης των πυριτικών πετρωμάτων είναι ότι ο φώσφορος στους ωκεανούς δεν μειώνεται αμέσως μόλις η Γη ψυχραθεί, επειδή συνεχίζει να απελευθερώνεται από τον θαλάσσιο πυθμένα.
«Ο θερμοστάτης του οργανικού άνθρακα μοιάζει κάπως με τον θερμοστάτη των πυριτικών πετρωμάτων, μόνο που διαθέτει ένα “υπερενισχυτή”», λέει ο Ridgwell. «Καταλήγεις με τόσα πολλά θρεπτικά συστατικά στους ωκεανούς, τα οποία ανακυκλώνονται εξαιρετικά αποτελεσματικά, που είναι σχεδόν αδύνατο να τα απομακρύνεις ξανά».
Μάλλον απίθανο το σενάριο της «παγωμένης Γης»
Ο κύκλος του φωσφόρου τελικά επανέρχεται σε ισορροπία, αλλά στο μεταξύ ο πλανήτης μπορεί να «διορθώσει υπερβολικά» την κατάσταση, προκαλώντας φαινόμενα όπως η «παγωμένη Γη» (snowball Earth), εξηγούν οι ερευνητές. Δεν είναι ακόμη σαφές πώς αυτός ο δεύτερος «θερμοστάτης» θα αντιδράσει στην τρέχουσα κλιματική αλλαγή, αλλά οι ωκεανοί σήμερα είναι πολύ πιο πλούσιοι σε οξυγόνο σε σύγκριση με το παρελθόν, γεγονός που καθιστά ένα σενάριο «παγωμένης Γης» μάλλον απίθανο, όπως σημειώνουν.
Αντίθετα, είναι πιθανό ο «θερμοστάτης» του οργανικού άνθρακα να αντισταθμίσει την καθυστέρηση που αναμένεται για την επόμενη εποχή των παγετώνων. Η κλιματική αλλαγή έχει διαταράξει τους φυσικούς κύκλους της Γης, και προηγούμενες έρευνες υποδηλώνουν ότι μπορεί να καθυστερήσει την επόμενη παγετωνική περίοδο, η οποία αναμένεται σε περίπου 11.000 χρόνια, κατά δεκάδες χιλιάδες χρόνια. Όμως, αν ενεργοποιηθεί ο θερμοστάτης του οργανικού άνθρακα, τα επίπεδα του διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα θα μπορούσαν να επανέλθουν στα φυσιολογικά τους επίπεδα πολύ ταχύτερα, εξασφαλίζοντας ότι η επόμενη εποχή των παγετώνων θα φτάσει στην ώρα της.
«Όποια κι αν είναι η καθυστέρηση που θα υπάρξει τελικά για την επόμενη εποχή των παγετώνων… αν σκεφτούμε αυτόν τον μηχανισμό, ίσως τη φέρει πάλι πιο κοντά», δήλωσε ο Ridgwell. «Μια νέα εποχή παγετώνων θα ξεκινήσει σίγουρα κάποια στιγμή, το ζήτημα είναι πότε ακριβώς θα συμβεί».
