Starp zinātniskajām aprindām, valdībām, humānās palīdzības organizācijām un pat militāriem plānotājiem klimata pārmaiņas tiek uzskatītas par vienīgo vislielāko cilvēces apdraudējumu mūsdienās. Starp bada pieaugumu, slimībām, plūdiem, pārvietošanos, ārkārtējiem laikapstākļiem un haosu, kas rodas, ir skaidrs, ka tam, kā mēs liksim mūsu planētai kļūt siltākai, ir nopietnas sekas.
Bet pastāv vairāki scenāriji, kad šobrīd nodarītais kaitējums var izraisīt bēgošu efektu, kas noved pie masveida izmiršanas. Šī iespēja tika parādīta nesenā pētījumā, ko veica MIT profesors Daniels Rotmans ar NASA un Nacionālā zinātnes fonda (NSF) atbalstu. Pēc Rotmana sacītā, mums draud briesmas pārkāpt “oglekļa slieksni”, kas varētu izraisīt izsīkuma efektu ar Zemes okeāniem.
Rotmans, ģeofizikas profesors un Lorenca centra līdzdirektors MIT Zemes atmosfēras un planētu zinātņu departamentā, pēdējos gadus ir pavadījis, brīdinot mūs par kritisko slieksni, ar kuru mēs saskaramies. 2017. gadā viņš publicēja rakstu Zinātnes sasniegumi tas brīdināja, kā Zemes okeānos līdz 2100. gadam varētu būt pietiekami daudz oglekļa dioksīda, lai izraisītu masu izmiršanu.
Kopš tā laika Rotmans ir uzlabojis šo prognozi, izpētot veidu, kā oglekļa cikls reaģē, kad tas ir pārsniegts kritiskais slieksnis. Savā jaunajā rakstā, kas parādījās Nacionālās zinātņu akadēmijas raksti, Rotmans izmantoja vienkāršu matemātisku modeli, kuru viņš izstrādāja, lai attēlotu oglekļa ciklu Zemes augšējā okeānā un kā tas varētu izturēties, šķērsojot šo slieksni.
Šis cikls sastāv no oglekļa izlaišanas Zemes atmosfērā (lielākoties ar vulkānu aktivitāšu palīdzību) un uzglabāšanas Zemes mantijā karbonātu minerālu veidā. Mūsu okeāni kalpo arī kā “oglekļa izlietne”, noņemot atmosfēras oglekli no gaisa un pārvēršot to ogļskābē. Šis cikls laika gaitā saglabāja stabilu planētas temperatūru un okeāna skābuma līmeni.
Kad oglekļa dioksīds no atmosfēras izšķīst jūras ūdenī, tas samazina arī okeāna karbonātu jonu koncentrāciju. Kad tie nokrītas zem noteikta sliekšņa, čaumalas, kas izgatavotas no kalcija karbonāta, sāk izšķīst, un organismiem, kuru aizsardzība ir atkarīga no tiem, ir grūtāk izdzīvot.
Tas ir kaitīgs divu iemeslu dēļ. No vienas puses, tas nozīmē, ka nozīmīga jūras dzīves cikla daļa varētu iznīkt. No otras puses, čaumalām ir svarīga loma oglekļa dioksīda izvadīšanā no augšējā okeāna. Tas notiek tāpēc, ka organismi paļaujas uz to čaumalām, lai palīdzētu tiem nogrimt okeāna dibenā, nesot detritālu organisko oglekli.
Tāpēc atmosfēras oglekļa dioksīda palielināšanās (un no tā izrietošā okeāna paskābināšanās) nozīmē mazāk kalcificējošu organismu un mazāk oglekļa dioksīda izvadīšanas. Kā Rotmans paskaidroja nesenā intervijā MIT News:
“Tās ir pozitīvas atsauksmes. Vairāk oglekļa dioksīda rada vairāk oglekļa dioksīda. No matemātiskā viedokļa rodas jautājums, vai šāda atgriezeniskā saite ir pietiekama, lai sistēmu padarītu nestabilu? ”
Šis process ir noticis daudzas reizes Zemes vēstures gaitā. Kā Rotmans norādīja savā pētījumā, pierādījumi, kas iegūti no nogulšņu slāņu izpētes, liecina, ka okeānu oglekļa krājumi pēdējos 540 miljonu gadu laikā desmitiem reižu ir strauji mainījušies (un pēc tam atguvuši) desmitiem reižu. Visdramatiskākais no tiem notika aptuveni vienlaikus ar četriem no pieciem lielajiem masu izmiršanas gadījumiem Zemes vēsturē.
Katrā no šiem gadījumiem Rotmans secina, ka oglekļa dioksīda palielināšanās (gan pakāpeniska, gan pēkšņa) galu galā pārsniedza slieksni, izraisot izsīkuma kaskādes efektu, kas saistīts ar ķīmiskām atgriezeniskām saitēm. Tas noveda pie ārkārtīgas okeāna paskābināšanās un sākotnējā sprūda ietekmes pastiprināšanās.
Turklāt aptuveni pusei no traucējumiem Rothmana modelī oglekļa palielināšanās ātrums būtībā bija tāds pats, tiklīdz tie tika sākti. Lai gan pagātnes izraisītāji, visticamāk, bija palielinājušās vulkānu aktivitātes vai citu dabas notikumu dēļ, tie notika desmitiem tūkstošu gadu laikā. Mūsdienās cilvēce sūknē CO2 nokļūst atmosfērā ar ātrumu, kas iepriekš nebija dzirdēts ģeoloģiskajā dokumentācijā.
Tas bija viens no galvenajiem Rotmana pētījuma atklājumiem, kas parādīja, ka ātrums, kādā CO2 tiek ieviesta, ir liela loma sistēmas izspiešanā. Tā kā nelielas oglekļa aprites traucējumi laika gaitā izlīdzināsies un neietekmēs kopējo okeāna stabilitāti, ātra CO ieviešana2 radītu pozitīvu atgriezenisko saiti, kas palielina problēmu.
Šodien Rotmans apgalvo, ka mēs atrodamies “uzbudinājuma sākumā”, un, ja tas notiek, tad iegūtās atsauksmes un sekas, iespējams, ir līdzīgas pagātnes globālajām katastrofām. "Kad būsim pārsnieguši slieksni, tam, kā mēs nokļuvām, var nebūt nozīmes," viņš sacīja. "Kad esat to pārvarējis, jums ir jānodarbojas ar to, kā darbojas Zeme, un tas pats brauc."
Plusā arī viņa pētījums parādīja, ka Zemes okeāni (balstoties uz pašreizējo paskābināšanās līmeni) beidzot atgriezīsies līdzsvarā, bet tikai pēc desmitiem tūkstošu gadu. Šis modelis atbilst ģeoloģiskajiem ierakstiem, īpaši vismaz trim masu izmiršanas gadījumiem, kas, domājams, ir saistīti ar ilgstošu masveida vulkānismu.
Citiem vārdiem sakot, ja antropogēnās oglekļa emisijas šķērsos slieksni un turpinās to pārsniegt, sekas varētu būt tikpat smagas kā iepriekšējās masveida izzušanas gadījumā. "Ir grūti zināt, kā viss notiks, ņemot vērā šodien notiekošo," sacīja Rotmans. “Bet mēs droši vien esam tuvu kritiskajam slieksnim. Jebkurš smaile sasniegs maksimumu pēc apmēram 10 000 gadiem. Cerams, ka tas mums dotu laiku, lai rastu risinājumu. ”
Jau tagad zinātniskā sabiedrība atzīst, ka antropogēnā CO2 emisijas ietekmē Zemes vidi - šo efektu varēja izjust gadu tūkstošiem ilgi. Tomēr šis pētījums norāda, ka šīs sekas varētu būt daudz dramatiskākas, nekā tika gaidīts iepriekš, un tās varētu būt neatgriezeniskas pat noteiktā brīdī. Ja nekas cits, Rotmana pētījums uzsver vajadzību pēc risinājumiem, kas jāievieš tagad, kamēr vēl ir laiks.
