הפרהיסטוריה של שינויי האקלים. כשמתאן מווסת את מזג האוויר

אווירה פרימיטיבית מתאן

תמיד אמרו את זה שינוי אקלים זה משהו מודרני יחסית שנגרם, בעיקר, מפליטות גדולות של גזי חממה לאטמוספירה, כמו למשל מתאן ו- CO2, על ידי בני האדם מאז המהפכה התעשייתית. עם זאת, מה היית חושב אם אגיד לך שלאורך מיליארדי שנים מאז שנוצר כדור הארץ חלו שינויי אקלים אחרים?

האטמוספירה של כדור הארץ לא תמיד הייתה זהה להיום. זה עבר סוגים רבים של קומפוזיציות. מהו הפרהיסטוריה של שינויי האקלים?

כשמתאן מווסת את מזג האוויר

לפני כ -2.300 מיליארד שנה, מיקרואורגניזמים מוזרים הפיחו חיים חדשים בכוכב האדמה "הצעיר" דאז. מדובר בציאנובקטריה. הם מילאו את כדור הארץ באוויר. עם זאת, הוא האמין כי הרבה לפני זמן זה, קבוצה אחרת של אורגניזמים חד תאיים אכלסה את כדור הארץ והייתה יכולה להפוך אותו למגורי. אנחנו מדברים על מתנוגנים.

מתנוגנים הם אורגניזמים חד תאיים שיכולים לשרוד רק בתנאים שבהם אין חמצן והם מסנתזים מתאן במהלך חילוף החומרים שלהם כמוצר פסולת. כיום אנו יכולים למצוא מתנוגנים רק במקומות כמו מעיים של גידולים, קרקעית המשקעים ומקומות אחרים על פני כדור הארץ בהם חמצן אינו קיים.

מתאן

מולקולת מתאן

כידוע, מתאן הוא גז חממה ש שומר על פי 23 יותר חום מפחמן דו חמצני, אז יש את ההשערה שבשני שני מיליארד השנים הראשונות של כדור הארץ, שלטו מתנוגנים. המתאן המסונתז על ידי אורגניזמים אלה גרם לאפקט חממה עם השלכות עצומות על האקלים של כדור הארץ כולו.

כיום מתאן נמשך רק באטמוספירה כ -10 שנים, בגלל נוכחות חמצן. עם זאת, אם באטמוספירה של כדור הארץ חסרות מולקולות חמצן, מתאן יכול להימשך כ -10.000 שנה. באותה תקופה, אור השמש לא היה חזק כמו עכשיו, ולכן כמות הקרינה שהגיעה אל פני כדור הארץ ובכך התחממה לכדור הארץ, הייתה הרבה פחות. לכן, כדי להגביר את הטמפרטורה של כדור הארץ וליצור סביבה למגורים, היה צורך במתאן כדי ללכוד חום.

אפקט חממה של אווירה פרימיטיבית

כאשר כדור הארץ נוצר לפני כ -4.600 מיליארד שנים, השמש פלטה בהירות המקבילה ל -70% ממה שהיא עושה כיום. לכן, לפני עידן הקרח הראשון (לפני כ -2.300 מיליארד שנה) האטמוספירה הייתה תלויה לחלוטין באפקט החממה.

מומחי שינויי אקלים חשבו באמוניה כגז החממה ששמר על החום באווירה הפרימיטיבית, מכיוון שמדובר בגז חממה רב עוצמה. עם זאת, בהיעדר חמצן אטמוספרי, קרינה אולטרה סגולה מהשמש הורסת במהירות אמוניה, מה שהופך את המתאן לגז השולט באותה תקופה.

לתרומת החום באטמוספירה ולאפקט החממה אנו מוסיפים גם CO2. עד אז, הריכוז שלו היה נמוך בהרבה, זו הסיבה שזה לא יכול להיות הגורם לאפקט החממה. CO2 נפלט לאטמוספירה באופן טבעי רק דרך הרי געש.

הרי געש

הרי געש הוציאו CO2 ומימן

תפקיד המתאן והערפל שקירר את כדור הארץ

תפקידו של המתאן בוויסות האקלים המוקדם החל לפני כ -3.500 מיליארד שנה, כאשר מתנוגנים סינתזו גז מתאן באוקיאנוסים כמוצר פסולת. גז זה לכד חום מהשמש על פני שטח רחב של הספקטרום האלקטרומגנטי. זה גם איפשר מעבר של קרינה אולטרה סגולה, כך שבין הגורמים הללו שנוספו עם ה- CO2 הקיים, הם שמרו על כדור הארץ בטמפרטורה ראויה למגורים.

מתנוגנים שרדו טוב יותר בטמפרטורות גבוהות יותר. ככל שהטמפרטורות התגברו, כך גדל מחזור המים ושחיקת הסלעים. תהליך זה של שחיקת הסלעים, מפיק CO2 מהאטמוספירה. כל כך ריכוז המתאן וזה של CO2 באטמוספירה הפך שווה.

אוקיינוסים פרימיטיביים

הכימיה של האטמוספירה גרמה למולקולות מתאן להתפלמר (ליצור שרשראות של מולקולות מתאן המקושרות זו לזו) וליצור פחמימנים מורכבים. פחמימנים אלה התעבו לחלקיקים שבגובה רב הם יצרו ערפל כתום.  ענן אבק אורגני זה פצה על אפקט החממה על ידי ספיגת האור הנראה מקרינת השמש הנגרמת ופליטתו חזרה לחלל. באופן זה צמצם את כמות החום המגיעה לפני השטח של כדור הארץ ותרם לקירור האקלים ולהאטת ייצור המתאן.

מתנוגנים תרמופיליים

מתנוגנים תרמופיליים הם אלו השורדים בטווחי טמפרטורה גבוהים למדי. מסיבה זו, כאשר נוצר ערפל הפחמימנים, כאשר התקרר וירד הטמפרטורה העולמית, מתנוגנים תרמופיליים לא יכלו לשרוד בתנאים כאלה. עם אקלים קר יותר ואוכלוסיית מתנוגן תרמופילית מזיקה, התנאים על פני כדור הארץ השתנו.

האטמוספירה הייתה יכולה לשמור על ריכוזי מתאן גבוהים כל כך אם מתאן היה נוצר במהירויות דומות לזו הנוכחית. עם זאת, מתנוגנים לא ייצרו מתאן כמו בני אדם בפעילות התעשייתית שלנו.

מתנוגנים

מתנוגנים תרמופיליים

מתנוגנים בעצם ניזונים ממימן ו- CO2, ויוצרים מתאן כמוצר פסולת. יש אחרים שצורכים אצטט ותרכובות שונות אחרות מהתפוררות אנאירובית של חומר אורגני. זו הסיבה, היום, מתנוגנים הם משגשגים רק בבטן של גידולים, את הסחף שעומד בבסיס שדות האורז והסביבות האנושיות האחרות. אך מכיוון שלאטמוספירה הפרימיטיבית היה חסר חמצן, כל המימן הנפלט מהרי הגעש אוגר באוקיאנוסים ושימש את המתנוגנים, מכיוון שלא היה לו חמצן בהישג יד ליצירת מים.

ערפל של אפקט "אנטי חממה"

בגלל מעגל זה של משוב חיובי (טמפרטורה גבוהה יותר, יותר מתנוגנים, יותר מתאן, יותר חום, יותר טמפרטורה ...) כדור הארץ הפך לחממה כה חמה שרק מיקרואורגניזמים תרמופיליים הצליחו להסתגל לסביבה החדשה הזו. עם זאת, כפי שציינתי קודם, נוצר ערפל מפחמימנים שהובילו את הקרינה האולטרה סגולה הופך את מזג האוויר לקריר. באופן זה הופסק ייצור המתאן והטמפרטורות והרכב האטמוספירה יתחילו להתייצב.

ערפל פחמימני

אם נשווה את הערפילים לזה של טיטאן, הלוויין הגדול ביותר של שבתאי, אנו רואים שיש לו גם את אותו צבע כתום אופייני המתאים לשכבה הצפופה של חלקיקי פחמימנים, שנוצרת כאשר מתאן מגיב עם אור השמש. עם זאת, שכבת פחמימנים זו הופכת את פני השטח של טיטאן ל -179 מעלות צלזיוס. האטמוספירה הזו קרה מכפי שכוכב כדור הארץ היה בכל ההיסטוריה שלה.

אם ענן הפחמימנים של כדור הארץ היה מגיע לצפיפות שיש לטיטאן, הוא היה מסיט מספיק אור שמש כדי לנטרל את אפקט החממה החזק. כל פני השטח של כדור הארץ היו קפואים, ובכך הורסים את כל המתנוגנים. ההבדל בין טיטאן לכדור הארץ הוא שבירח הזה של שבתאי אין CO2 ולא מים, כך שמתאן מתאדה בקלות.

טיטאן

טיטאן, הלוויין הגדול ביותר של שבתאי

סוף עידן המתאן

הערפל שנוצר מהמתאן לא נמשך לנצח. היו שלושה קרחונים מאז שהפרוטרוזואיק והמתאן יכולים להסביר מדוע התרחשו.

הקרחון הראשון נקרא הקרחון ההורוני ומתחת לסלעים העתיקים ביותר שנמצאו מתחת למרבצי הקרחונים שלו יש גרעין של אורניניט ופיריט, שני מינרלים המעידים על רמה נמוכה מאוד של חמצן אטמוספרי. עם זאת, מעל שכבות הקרחונים נצפתה אבן חול אדמדמה המכילה המטיט, מינרל הנוצר ב סביבות עשירות בחמצן. כל זה מצביע על כך שקרחון הורוניה התרחש דווקא כאשר רמות החמצן האטמוספריות החלו לנסוק לראשונה.

בסביבה חדשה זו העשירה יותר ויותר בחמצן, מתנוגנים ואורגניזמים אנאירוביים אחרים ששלטו בעבר על כדור הארץ, נעלמו בהדרגה או נראו מוגבלים יותר ויותר לבתי גידול מוגבלים יותר. למעשה, ריכוז המתאן היה נשאר זהה או גבוה מזה שהוא היום, אם רמות החמצן היו נשמרות נמוכות יותר.

קרחון

זה מסביר מדוע בכדור הארץ במהלך הפרוטרוזואיק, לא היו קרחנות במשך כמעט 1.500 מיליארד שנים, למרות שהשמש עדיין הייתה חלשה למדי. הועלתה השערה כי גם עלייה שנייה בחמצן אטמוספרי, או בגופרת מומסת, הייתה מעוררת פרקי קרחונים, על ידי הפחתת השפעת המגן של מתאן.

כפי שאתה יכול לראות, האטמוספירה של כדור הארץ לא תמיד הייתה כפי שהיא היום. במקרה הוא היה נטול חמצן (מולקולה שאנחנו צריכים היום כדי לחיות) ושם מתאן מווסת את האקלים ושולט בכוכב הלכת. בנוסף, לאחר עידני הקרח, ריכוז החמצן גדל עד שהוא הופך להיות יציב ושווה לזה הנוכחי, בעוד שהמתאן צומצם למקומות מוגבלים יותר. נכון לעכשיו, ריכוז המתאן עולה עקב פליטות מפעילות אנושית ותורם להשפעת החממה ולשינוי האקלים הנוכחי.


היה הראשון להגיב

השאירו את התגובה שלכם

כתובת הדוא"ל שלך לא תפורסם. שדות חובה מסומנים *

*

*

  1. אחראי לנתונים: מיגל אנחל גטון
  2. מטרת הנתונים: בקרת ספאם, ניהול תגובות.
  3. לגיטימציה: הסכמתך
  4. מסירת הנתונים: הנתונים לא יועברו לצדדים שלישיים אלא בהתחייבות חוקית.
  5. אחסון נתונים: מסד נתונים המתארח על ידי Occentus Networks (EU)
  6. זכויות: בכל עת תוכל להגביל, לשחזר ולמחוק את המידע שלך.