Mindig ezt mondták klímaváltozás viszonylag modern, amelyet főként a légkörbe történő nagy üvegházhatású gázok kibocsátása okoz, mint pl metán és az CO2 az emberek által az ipari forradalom óta. Mit gondolna azonban, ha azt mondanám, hogy a Föld keletkezése óta eltelt több milliárd év alatt más éghajlatváltozások is történtek?
A Föld légköre nem mindig volt ugyanaz, mint manapság. Sokféle kompozíción esett át. Mi az éghajlatváltozás őstörténete?
Amikor a metán szabályozta az időjárást
Körülbelül 2.300 milliárd évvel ezelőtt különös mikroorganizmusok új életet leheltek az akkor "fiatal" Föld bolygóra. A cianobaktériumokról szól. Megtöltötték a bolygót levegővel. Úgy gondolják azonban, hogy jóval ez idő előtt egysejtű szervezetek egy másik csoportja népesítette be a bolygót, és lakhatóvá tudta volna tenni. Metanogénekről beszélünk.
A metanogének egysejtű szervezetek, amelyek csak olyan körülmények között képesek életben maradni, ahol nincs oxigén, és anyagcseréjük során hulladékként szintetizálják a metánt. Ma metanogéneket csak olyan helyeken találhatunk, mint a kérődzők belek, az üledékek feneke és a bolygón más olyan helyek, ahol oxigén nem létezik.
Metán molekula
Mint tudjuk, a metán egy üvegházhatású gáz, amely 23-szor több hőt tart vissza, mint a szén-dioxid, ezért feltételezik, hogy a Föld bolygó első kétmilliárd évében a metanogének uralkodtak. Az ezen organizmusok által szintetizált metán üvegházhatást váltott ki, amely óriási hatással volt az egész bolygó éghajlatára.
Ma a metán csak körülbelül 10 évig tartózkodik a légkörben, az oxigén jelenléte miatt. Ha azonban a Föld légköréből hiányoznak az oxigénmolekulák, a metán körülbelül 10.000 XNUMX évig fennmaradhat. Abban az időben a napfény nem volt olyan erős, mint most, ezért a Föld felszínére jutó és így a bolygót felmelegítő sugárzás mennyisége sokkal kevesebb volt. Ezért a bolygó hőmérsékletének növelése és lakható környezet megteremtése érdekében metánra volt szükség a hő megfogásához.
A primitív légkör üvegházhatása
Amikor a Föld körülbelül 4.600 milliárd évvel ezelőtt létrejött, a Nap olyan fényességet adott ki, amely a mai tevékenység 70% -ának felel meg. Éppen ezért az első jégkorszak előtt (kb. 2.300 milliárd évvel ezelőtt) a légkör teljes mértékben az üvegházhatástól függött.
Az éghajlatváltozással foglalkozó szakemberek gondolták ammóniában mint az üvegházhatású gáz, amely visszatartotta a hőt a primitív légkörben, mivel ez egy erős üvegházhatású gáz. Légköri oxigén hiányában azonban a Nap ultraibolya sugárzása gyorsan elpusztítja az ammóniát, így a metán lesz az uralkodó gáz abban az időben.
A légkörben bekövetkező hő és az üvegházhatás hozzájárulásához hozzáadunk CO2-t is. Addigra, koncentrációja sokkal alacsonyabb volt, ezért nem lehet az üvegházhatás oka. A CO2 csak természetes úton, vulkánokon keresztül került a légkörbe.
A vulkánok CO2-t és hidrogént bocsátottak ki
A metán és a bolygót hűvös köd szerepe
A metán szerepe a primitív éghajlat szabályozásában körülbelül 3.500 milliárd évvel ezelőtt kezdődött, amikor a metanogének hulladékként szintetizálták a metángázt az óceánokban. Ez a gáz az elektromágneses spektrum széles területén csapdába ejtette a Nap melegét. Ez lehetővé tette az ultraibolya sugárzás áthaladását is, így ezek a tényezők hozzáadva a meglévő CO2-t, lakható hőmérsékleten tartották a bolygót.
A metanogének magasabb hőmérsékleten jobban megmaradtak. A hőmérséklet fokozódásával a víz körforgása és a kőzeterózió fokozódott. Ez a kőzetek eróziós folyamata kivonja a CO2-t a légkörből. Olyan sok a metán és a CO2 koncentrációja a légkörben egyenlővé vált.
A légkör kémiája miatt a metánmolekulák polimerizálódtak (összekapcsolt metánmolekulákat alkotnak) és összetett szénhidrogéneket képeztek. Ezek a szénhidrogének részecskékké kondenzálódnak, amelyek nagy magasságban narancssárga ködöt képeztek. Ez a szerves porfelhő kompenzálta az üvegházhatást azáltal, hogy elnyelte a beeső napsugárzás látható fényét és visszavissza az űrbe. Ily módon csökkentette a bolygó felszínére jutó hő mennyiségét, és hozzájárult az éghajlat lehűléséhez és a metántermelés lelassításához.
Termofil metanogének
A termofil metanogének azok, amelyek meglehetősen magas hőmérsékleti tartományokban maradnak fenn. Emiatt, amikor a szénhidrogén köd kialakult, miközben a globális hőmérséklet lehűlt és csökkent, a termofil metanogének nem tudták túlélni az ilyen körülményeket. Hűvösebb éghajlat és káros termofil metanogén populáció mellett a bolygón a körülmények megváltoztak.
A légkör csak akkor tarthatta akkora metánkoncentrációt, ha metán áramhoz hasonló sebességgel keletkeztek volna. A metanogének azonban ipari tevékenységeink során nem termeltek annyi metánt, mint az emberek.
Termofil metanogének
A metanogének alapvetően hidrogénnel és CO2-vel táplálkoznak, és metánt képeznek hulladéktermékként. Egyesek acetátot és különféle egyéb vegyületeket fogyasztanak a szerves anyagok anaerob lebomlásából. Ezért ma a metanogének Csak a kérődzők gyomrában gyarapodnak, az iszap elárasztotta a rizsföldeket és más anoxikus környezeteket. De mivel a primitív légkörben hiányzott az oxigén, a vulkánok által kibocsátott összes hidrogént az óceánokban tárolták, és metanogének használták fel, mivel nem volt elérhető oxigén a víz képződéséhez.
"Anti üvegházhatású" hatás köd
Ennek a pozitív visszacsatolási ciklusnak köszönhetően (magasabb hőmérséklet, több metanogén, több metán, több hő, több hőmérséklet…) a bolygó olyan meleg üvegházgá vált, hogy csak a termofil mikroorganizmusoknak sikerült alkalmazkodniuk ehhez az új környezethez. Mint azonban korábban említettem, köd képződött olyan szénhidrogénekből, amelyek elhordták a beeső ultraibolya sugárzást hűvössé téve az időjárást. Ily módon a metántermelés leállt, és a hőmérséklet és a légköri összetétel stabilizálódni kezd.
Ha összehasonlítjuk a ködöket a A Titan, a Szaturnusz legnagyobb műholdja, látjuk, hogy ugyanaz a jellegzetes narancssárga színe is megegyezik a szénhidrogén részecskék sűrű rétegének, amely akkor keletkezik, amikor a metán reagál a napfényre. Ez a szénhidrogén-réteg azonban a Titan felszínét -179 Celsius fokon teszi. Ez a légkör hidegebb, mint a Föld bolygó volt a történelme során.
Ha a Föld szénhidrogénfelhője elérte volna a Titán sűrűségét, akkor elegendő napfényt terelt volna volna a metán erőteljes üvegházhatásának ellensúlyozására. A bolygó teljes felülete befagyott volna, így megölik az összes metanogént. A különbség a Titan és a Föld között az, hogy a Szaturnusz ezen holdjának nincs sem CO2, sem vize, így a metán könnyen elpárolog.
Titan, a Szaturnusz legnagyobb műholdja
A metán korszak vége
A metánból kialakult köd nem tartott örökké. Három eljegesedés történt, mióta a proterozoikum és a metán meg tudja magyarázni, miért történtek.
Az első jegesedést Huronian jegesedésnek hívják és a gleccserlelőhelyei alatt található legrégebbi kőzetek alatt található az uraninit és a pirit detritusa, két ásvány, amelyek nagyon alacsony légköri oxigénszintet jeleznek. A jégrétegek felett azonban vöröses homokkő figyelhető meg, amely hematitot tartalmaz, egy ásványi anyagot, amely oxigénben gazdag környezetek. Mindez azt jelzi, hogy a huroni eljegesedés pontosan akkor következett be, amikor a légköri oxigénszint először emelkedni kezdett.
Ebben az egyre oxigénben gazdagabb környezetben a metanogének és más anaerob organizmusok, amelyek egykor uralják a bolygót, fokozatosan eltűntek, vagy egyre inkább korlátozottabb élőhelyekre korlátozódtak. Valójában a metánkoncentráció ugyanolyan vagy magasabb maradt volna, mint ma, ha az oxigénszintet alacsonyabban tartják.
Ez megmagyarázza, hogy a Proterozoikum idején a Földön miért csaknem 1.500 milliárd évig nem voltak jegesedések, bár a Nap még mindig elég gyenge volt. Feltételezték annak lehetőségét, hogy a légköri oxigén vagy az oldott szulfát második emelkedése szintén kiváltotta volna a jegesedés epizódjait, csökkentve a metán védőhatását.
Amint láthatja, a Föld légköre nem mindig volt olyan, mint ma. Véletlenül hiányzott az oxigén (egy molekula, amelyre ma szükségünk van az élethez), és ahol a metán szabályozta az éghajlatot és uralta a bolygót. Ezenkívül a jégkorszakok után az oxigénkoncentráció addig nőtt, amíg stabil nem lesz és megegyezik a jelenlegivel, miközben a metán korlátozottabb helyekre csökken. Jelenleg a metán koncentrációja növekszik az emberi tevékenységből származó kibocsátások miatt, és hozzájárul az üvegházhatáshoz és a jelenlegi éghajlatváltozáshoz.