Предисторията на изменението на климата. Когато метанът регулира времето

примитивна атмосфера метан

Винаги се е казвало, че изменението на климата е относително модерен, причинен най-вече от големи емисии на парникови газове в атмосферата, като например метан и CO2, от хората след индустриалната революция. Какво обаче бихте си помислили, ако ви кажа, че в продължение на милиарди години от създаването на Земята е имало и други климатични промени?

Земната атмосфера не винаги е била същата като днешната. Той е преминал през много видове композиции. Каква е предисторията на изменението на климата?

Когато метанът регулира времето

Преди около 2.300 милиарда години странни микроорганизми вдъхнаха нов живот на тогавашната „млада“ планета Земя. Става въпрос за цианобактериите. Те изпълниха планетата с въздух. Смята се обаче, че много преди това време друга група едноклетъчни организми са населявали планетата и са могли да я направят обитаема. Говорим за метаногени.

Метаногените са едноклетъчни организми, които могат да оцелеят само при условия, при които няма кислород и те синтезират метан по време на метаболизма си като отпадъчен продукт. Днес можем да намерим метаногени само на места като червата на преживните животни, дъното на утайките и други места на планетата, където кислородът не съществува.

метан

Молекула на метан

Както знаем, метанът е парников газ, който задържа 23 пъти повече топлина от въглеродния диоксид, така че има хипотезата, че през първите два милиарда години на планетата Земя са управлявали метаногените. Метанът, синтезиран от тези организми, предизвиква парников ефект с огромни последици за климата на цялата планета.

Днес метанът се задържа в атмосферата само около 10 години, поради наличието на кислород. Ако обаче в земната атмосфера липсват молекули кислород, метанът може да продължи да съществува около 10.000 XNUMX години. По това време слънчевата светлина не беше толкова силна, колкото сега, така че количеството радиация, достигащо повърхността на Земята и по този начин затопляне на планетата, беше много по-малко. Ето защо, за да се повиши температурата на планетата и да се създаде обитаема среда, за улавяне на топлината е необходим метан.

Парников ефект на примитивна атмосфера

Когато Земята се формира преди около 4.600 милиарда години, Слънцето излъчва светимост, еквивалентна на 70% от това, което прави днес. Ето защо преди първата ледникова епоха (преди около 2.300 милиарда години) атмосферата е била изцяло зависима от парниковия ефект.

Мислеха специалисти по климатичните промени в амоняк като парников газ, който задържа топлината в примитивната атмосфера, тъй като това е мощен парников газ. Въпреки това, при липса на атмосферен кислород, ултравиолетовото лъчение от Слънцето бързо разрушава амоняка, превръщайки метана в преобладаващия газ по това време.

Към приноса на топлината в атмосферата и парниковия ефект добавяме и CO2. Дотогава, концентрацията му беше много по-ниска, поради което не може да бъде причина за парниковия ефект. СО2 се излъчва в атмосферата само естествено, чрез вулкани.

вулкани

Вулканите отделяха CO2 и водород

Ролята на метана и мъглата, охлаждаща планетата

Ролята на метана в регулирането на примитивния климат започва преди около 3.500 милиарда години, когато метаногените синтезират метанов газ в океаните като отпадъчен продукт. Този газ улавя топлината от Слънцето в широк регион на електромагнитния спектър. Той също така позволява преминаването на ултравиолетово лъчение, така че сред тези фактори, добавени към съществуващия CO2, те поддържаха планетата при обитаема температура.

Метаногените оцеляват по-добре при по-високи температури. С повишаването на температурите се увеличава и водният цикъл и ерозията на скалите се засилва. Този процес на ерозия на скалите извлича CO2 от атмосферата. Толкова много концентрацията на метан и тази на CO2 в атмосферата стана еднаква.

примитивни океани

Химията на атмосферата кара молекулите на метана да се полимеризират (образуват вериги от молекули на метан, свързани заедно) и образуват сложни въглеводороди. Тези въглеводороди се кондензират в частици, които на голяма надморска височина образуваха оранжева мъгла.  Този облак от органичен прах компенсира парниковия ефект, като поглъща видимата светлина от падащата слънчева радиация и я излъчва обратно в космоса. По този начин той намалява количеството топлина, достигащо повърхността на планетата, и допринася за охлаждането на климата и за забавяне на производството на метан.

Термофилни метаногени

Термофилните метаногени са тези, които оцеляват в доста високи температурни диапазони. Поради тази причина, когато се образува въглеводородната мъгла, когато глобалните температури се охлаждат и намаляват, термофилните метаногени не могат да оцелеят при такива условия. С по-студен климат и пагубна термофилна популация метаноген, условията на планетата се промениха.

Атмосферата би могла да поддържа толкова високи концентрации на метан, само ако метанът би се генерирал при скорости, сравними с текущите. Въпреки това, метаногените не генерират толкова много метан, колкото хората в нашите индустриални дейности.

метаногени

Термофилни метаногени

Основно метаногените се хранят с водород и CO2, като генерират метан като отпадъчен продукт. Някои други консумират ацетат и различни други съединения от анаеробното разграждане на органичните вещества. Ето защо днес метаногени Те процъфтяват само в стомасите на преживните животни, тинята, която е в основата на наводнените оризови полета и други аноксични среди. Но тъй като в примитивната атмосфера липсва кислород, целият водород, излъчван от вулканите, се съхранява в океаните и се използва от метаногените, тъй като няма кислород в обсега, за да образува вода.

Мъгла от "анти парников" ефект

Благодарение на този цикъл на положителна обратна връзка (по-висока температура, повече метаногени, повече метан, повече топлина, повече температура ...) планетата стана толкова гореща оранжерия, че само термофилни микроорганизми успяха да се адаптират към тази нова среда. Както обаче споменах преди, от въглеводороди се образува мъгла, която отвежда инцидентното ултравиолетово лъчение което прави времето хладно. По този начин производството на метан е спряно и температурите и атмосферният състав ще започнат да се стабилизират.

въглеводородна мъгла

Ако сравним мъглите с тези на Титан, най-големият спътник на Сатурн, виждаме, че той също има същия характерен оранжев цвят, съответстващ на плътния слой от въглеводородни частици, който се образува, когато метанът реагира със слънчевата светлина. Този слой от въглеводороди обаче прави повърхността на Титан при -179 градуса по Целзий. Тази атмосфера е по-студена, отколкото е била планетата Земя през цялата й история.

Ако въглеводородният облак на Земята беше достигнал плътността, която има Титан, той би отклонил достатъчно слънчева светлина, за да противодейства на мощния парников ефект на метана. Цялата повърхност на планетата би била замръзнала, като по този начин би убила всички метаногени. Разликата между Титан и Земята е, че тази луна на Сатурн няма нито CO2, нито вода, така че метанът се изпарява лесно.

Титан

Титан, най-големият спътник на Сатурн

Краят на метановата ера

Мъглата, която се образува от метана, не трае вечно. Има три заледяване, тъй като протерозой и метан може да обясни защо те са възникнали.

Първото заледяване се нарича хуронско заледяване а под най-старите скали, открити под ледниковите му отлагания, има детрит от уранинит и пирит, два минерала, които показват много ниско ниво на атмосферен кислород. Въпреки това над ледниковите слоеве се наблюдава червеникав пясъчник, който съдържа хематит, минерал, който се образува в богата на кислород среда. Всичко това показва, че хуронското заледяване се е случило точно когато атмосферните нива на кислород за пръв път са започнали да растат нагоре.

В тази нова среда, все по-богата на кислород, метаногени и други анаеробни организми, които някога са доминирали на планетата, постепенно изчезват или все повече се ограничават до по-ограничени местообитания. Всъщност концентрацията на метан щеше да остане същата или по-висока от днешната, ако нивата на кислород бяха поддържани по-ниски.

заледяване

Това обяснява защо на Земята, през протерозоя, почти 1.500 милиарда години не е имало заледяване, въпреки че Слънцето все още беше доста слабо. Предполага се, че второто повишаване на атмосферния кислород или разтворения сулфат също би предизвикало епизоди от ледниковата епоха, като намали защитния ефект на метана.

Както можете да видите, земната атмосфера не винаги е била такава, каквато е днес. Случи се, че е лишена от кислород (молекула, от която се нуждаем днес, за да живеем) и където метанът регулира климата и доминира над планетата. Освен това, след ледниковите епохи, концентрацията на кислород се увеличава, докато стане стабилна и равна на сегашната, докато метанът е намален на по-ограничени места. В момента концентрацията на метан се увеличава поради емисиите от човешки дейности и допринася за парниковия ефект и настоящите промени в климата.


Съдържанието на статията се придържа към нашите принципи на редакторска етика. За да съобщите за грешка, щракнете върху тук.

Бъдете първите, които коментират

Оставете вашия коментар

Вашият имейл адрес няма да бъде публикуван. Задължителните полета са отбелязани с *

*

*

  1. Отговорен за данните: Мигел Анхел Гатон
  2. Предназначение на данните: Контрол на СПАМ, управление на коментари.
  3. Легитимация: Вашето съгласие
  4. Съобщаване на данните: Данните няма да бъдат съобщени на трети страни, освен по законово задължение.
  5. Съхранение на данни: База данни, хоствана от Occentus Networks (ЕС)
  6. Права: По всяко време можете да ограничите, възстановите и изтриете информацията си.