ماقبل تاریخ تغییر اقلیم. وقتی متان هوا را تنظیم می کند

جو بدوی متان

همیشه گفته اند که تغییر اقلیم چیزی نسبتاً مدرن است که بیشتر ناشی از انتشار زیاد گازهای گلخانه ای به جو است ، مانند متان و CO2 ، توسط انسان از زمان انقلاب صنعتی. با این حال ، اگر به شما بگویم که طی میلیاردها سال از زمان تشکیل زمین ، تغییرات آب و هوایی دیگری نیز اتفاق افتاده است ، چه فکر می کنید؟

جو زمین همیشه مانند امروز نبوده است. این از طریق انواع مختلف ترکیبات بوده است. ماقبل تاریخ تغییر اقلیم چیست؟

وقتی متان هوا را تنظیم می کند

حدود 2.300 میلیارد سال پیش ، میکروارگانیسم های عجیب روح تازه ای به سیاره زمین "جوان" آن زمان دمیدند. این در مورد سیانوباکتریاست. آنها کره زمین را پر از هوا کردند. با این حال اعتقاد بر این است که مدت ها قبل از این زمان ، گروه دیگری از ارگانیسم های تک سلولی این سیاره را آباد کرده و می توانستند آن را قابل سکونت کنند. ما در مورد متانوژن ها صحبت می کنیم.

متانوژن ها موجوداتی تک سلولی هستند که فقط در شرایطی که در آن زندگی می کنند می توانند زنده بمانند اکسیژن وجود ندارد و آنها در طول متابولیسم خود به عنوان ماده زائد متان را سنتز می کنند. امروزه فقط متانوژن ها را می توانیم در مکانهایی مانند روده نشخوارکنندگان ، ته رسوبات و سایر مکانهای کره زمین که اکسیژن وجود ندارد ، پیدا کنیم.

متان

مولکول متان

همانطور که می دانیم ، متان یک گاز گلخانه ای است گرما 23 برابر بیشتر از دی اکسید کربن حفظ می کند ، بنابراین یک فرضیه وجود دارد که برای دو میلیارد سال اول سیاره زمین ، متانوژن ها حکومت می کنند. متان سنتز شده توسط این ارگانیسم ها باعث ایجاد اثر گلخانه ای با تأثیرات بسیار زیاد بر آب و هوای کل کره زمین شد.

امروزه ، به دلیل وجود اکسیژن ، متان فقط 10 سال در جو باقی می ماند. با این حال ، اگر جو زمین فاقد مولکول اکسیژن باشد ، متان می تواند حدود 10.000 هزار سال باقی بماند. در آن زمان ، نور خورشید به اندازه الان قوی نبود ، بنابراین میزان تابش رسیده به سطح زمین و در نتیجه گرم شدن کره زمین ، بسیار کمتر بود. به همین دلیل ، برای افزایش دمای کره زمین و ایجاد یک محیط قابل سکونت ، برای به دام انداختن گرما به متان نیاز بود.

اثر گلخانه ای یک فضای بدوی

هنگامی که زمین در حدود 4.600 میلیارد سال پیش زمین تشکیل شد ، خورشید درخشندگی معادل 70 درصد از کارهایی که امروز انجام می دهد ، از خود نشان داد. به همین دلیل ، قبل از اولین عصر یخبندان (حدود 2.300 میلیارد سال پیش) جو کاملاً به اثر گلخانه ای وابسته بود.

متخصصان تغییر اقلیم فکر کردند در آمونیاک به عنوان گاز گلخانه ای که گرما را در جو اولیه حفظ می کند ، زیرا این یک گاز گلخانه ای قدرتمند است. با این حال ، در غیاب اکسیژن اتمسفر ، اشعه ماورا بنفش خورشید به سرعت آمونیاک را از بین می برد ، و در نتیجه متان به گاز غالب تبدیل می شود.

همچنین به سهم گرما در جو و اثر گلخانه ای CO2 اضافه می کنیم. تا آن زمان ، غلظت او بسیار کمتر بود، به همین دلیل نمی تواند علت اثر گلخانه ای باشد. CO2 فقط از طریق آتشفشان ها به طور طبیعی به جو منتقل می شود.

آتشفشان ها

آتشفشان ها CO2 و هیدروژن می دهند

نقش متان و مه سیاره را خنک می کند

نقش متان در تنظیم آب و هوای اولیه حدود 3.500 میلیارد سال پیش آغاز شد ، زمانی که متانوژن ها گاز متان را در اقیانوس ها به عنوان ماده زائد سنتز می کردند. این گاز گرمای خورشید را در منطقه وسیعی از طیف الکترومغناطیسی به دام می اندازد. همچنین اجازه عبور اشعه ماورا بنفش را می دهد ، بنابراین در میان این عوامل به CO2 موجود اضافه می شود ، آنها این سیاره را در دمای قابل سکونت نگه داشتند.

متانوژن ها در دماهای بالاتر بهتر زنده ماندند. با شدت گرفتن درجه حرارت ، چرخه آب و فرسایش سنگ نیز افزایش یافت. این فرایند فرسایش سنگها ، CO2 را از جو استخراج می کند. خیلی زیاد غلظت متان و CO2 در جو برابر شد.

اقیانوس های بدوی

شیمی اتمسفر باعث پلیمری شدن مولکول های متان (تشکیل زنجیره هایی از مولکول های متان بهم پیوسته) و تشکیل هیدروکربن های پیچیده می شود. این هیدروکربن ها به ذراتی متراکم می شوند که در ارتفاع زیاد ، آنها یک غبار نارنجی تشکیل دادند.  این ابر گرد و غبار آلی با جذب نور مرئی ناشی از تابش خورشیدی و انتشار مجدد آن به فضا ، اثر گلخانه ای را جبران می کند. به این ترتیب ، میزان گرمای رسیدن به سطح سیاره را کاهش داد و به خنک شدن آب و هوا و کاهش تولید متان کمک کرد.

متانوژن های گرمادوست

متانوژن های گرما دوست آنهایی هستند که در دامنه های دمایی نسبتاً بالا زنده می مانند. به همین دلیل ، هنگامی که غبار هیدروکربن تشکیل شد ، با سرد شدن و کاهش دمای کره زمین ، متانوژن های گرما دوست نمی توانند در چنین شرایطی زنده بمانند. با آب و هوای سردتر و جمعیت متانوژن گرما دوست ، شرایط در این سیاره تغییر کرده است.

در صورت وجود متان ، جو می توانست غلظت متان را تا این حد بالا نگه دارد با سرعتی قابل مقایسه با جریان تولید می شد. با این حال ، متانوژن ها به اندازه انسان در فعالیت های صنعتی ما متان تولید نمی کنند.

مواد متان زا

متانوژن های گرمادوست

متانوژن ها اساساً از هیدروژن و CO2 تغذیه می کنند و متان را به عنوان ماده زائد تولید می کنند. برخی دیگر استات و ترکیبات مختلف دیگر را از تجزیه بی هوازی مواد آلی مصرف می کنند. به همین دلیل است که امروز ، متانوژن ها آنها فقط در معده نشخوارکنندگان ، گل و لای زیربنای آب گرفتگی مزارع برنج و سایر محیط های بی خاصیت رشد می کنند. اما از آنجا که جو بدوی فاقد اکسیژن است ، تمام هیدروژن ساطع شده توسط آتشفشان ها در اقیانوس ها ذخیره شده و توسط متانوژن ها مورد استفاده قرار می گیرد ، زیرا اکسیژن کافی برای تشکیل آب ندارد.

مه اثر "ضد گلخانه"

با توجه به این چرخه بازخورد مثبت (دمای بالاتر ، متانوژن های بیشتر ، متان بیشتر ، گرمای بیشتر ، دمای بیشتر ...) این سیاره به چنان گلخانه ای گرم تبدیل شد که فقط میکروارگانیسم های گرما دوست موفق به سازگاری با این محیط جدید شدند. با این حال ، همانطور که قبلاً اشاره کردم ، از هیدروکربن ها مه ایجاد شد که اشعه ماورا بنفش حادثه را حمل می کند خنک شدن هوا. به این ترتیب تولید متان متوقف شد و دما و ترکیب جوی شروع به تثبیت می کنند.

مه هیدروکربن

اگر مه را با آن مقایسه کنیم تیتان ، بزرگترین ماهواره زحل ، می بینیم که آن نیز دارای همان رنگ نارنجی مشخص است که مربوط به لایه متراکم ذرات هیدروکربن است که هنگام واکنش متان با نور خورشید تشکیل می شود. با این حال ، این لایه هیدروکربن ها سطح تیتان را در -179 درجه سانتیگراد قرار می دهد. این جو نسبت به سیاره زمین در کل تاریخ خود سردتر است.

اگر ابر هیدروکربن زمین به چگالی موجود در تیتان رسیده بود ، به اندازه کافی نور خورشید را منحرف می کرد تا اثر گلخانه ای قدرتمند متان را خنثی کند. کل سطح این سیاره منجمد می شود ، بنابراین همه متانوژن ها از بین می روند. تفاوت تیتان با زمین این است که این قمر زحل نه CO2 دارد و نه آب ، بنابراین متان به راحتی تبخیر می شود.

تیتان

تیتان ، بزرگترین ماهواره زحل

پایان دوران متان

مه تشکیل شده از متان برای همیشه دوام نیاورد. از زمان پروتروزوییک و متان می توان سه یخبندان را توضیح داد که علت وقوع آنها چیست.

اولین یخبندان یخبندان هورونی نام دارد و در زیر قدیمی ترین سنگهای یافت شده در زیر رسوبات یخچالی آن ، آلی از اورانیت و پیریت وجود دارد ، دو ماده معدنی که نشان دهنده سطح بسیار پایین اکسیژن جوی است. با این حال ، بالای لایه های یخچالی ، یک ماسه سنگ مایل به قرمز مشاهده می شود که حاوی هماتیت است ، ماده معدنی که در آن تشکیل شده است محیط های غنی از اکسیژن. همه اینها نشان می دهد که یخبندان هورونی دقیقاً هنگامی رخ داده است که سطح اکسیژن جوی برای اولین بار سر به فلک می کشد.

در این محیط جدید به طور فزاینده ای غنی از اکسیژن ، متانوژن ها و سایر ارگانیسم های بی هوازی که زمانی سیاره را تحت سلطه خود داشتند ، به تدریج ناپدید می شوند یا به طور فزاینده ای محدود به زیستگاه های محدودتر می شوند. در حقیقت ، اگر سطح اکسیژن پایین تر نگه داشته می شد ، غلظت متان همان مقدار یا امروز می ماند.

یخبندان

این توضیح می دهد که چرا روی زمین ، در طول پروتروزوییک ، تقریباً 1.500 میلیارد سال هیچ یخبندان وجود نداشت، حتی اگر خورشید کاملاً ضعیف بود. این احتمال وجود دارد که افزایش دوم اکسیژن اتمسفر یا سولفات محلول نیز باعث کاهش یخبندان با کاهش اثر محافظتی متان شود.

همانطور که مشاهده می کنید جو زمین همیشه مانند امروز نبوده است. اتفاقاً فاقد اکسیژن (مولکولی که امروز برای زندگی به آن نیاز داریم) و جایی که متان آب و هوا را تنظیم می کند و سیاره را تحت سلطه خود دارد. بعلاوه ، پس از یخبندانها ، غلظت اکسیژن افزایش یافته تا زمانی که ثابت و برابر با جریان فعلی شود ، در حالی که متان به مکانهای محدودتر کاهش یافته است. در حال حاضر ، غلظت متان به دلیل انتشار از فعالیتهای انسانی در حال افزایش است و به اثر گلخانه ای و تغییرات آب و هوایی فعلی کمک می کند.


محتوای مقاله به اصول ما پیوست اخلاق تحریریه. برای گزارش یک خطا کلیک کنید اینجا.

اولین کسی باشید که نظر

نظر خود را بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخشهای موردنیاز علامتگذاری شدهاند با *

*

*

  1. مسئول داده ها: میگل آنخل گاتون
  2. هدف از داده ها: کنترل هرزنامه ، مدیریت نظرات.
  3. مشروعیت: رضایت شما
  4. ارتباط داده ها: داده ها به اشخاص ثالث منتقل نمی شوند مگر با تعهد قانونی.
  5. ذخیره سازی داده ها: پایگاه داده به میزبانی شبکه های Occentus (EU)
  6. حقوق: در هر زمان می توانید اطلاعات خود را محدود ، بازیابی و حذف کنید.