Klimato kaitos priešistorė. Kai metanas reguliavo orą

primityvi atmosfera metanas

Visada taip buvo sakoma klimato kaita yra palyginti modernus, kurį dažniausiai sukelia didelis šiltnamio efektą sukeliančių dujų išmetimas į atmosferą, pvz metanas žmonių ir nuo CO2 per metus nuo pramonės revoliucijos. Tačiau ką jūs pagalvotumėte, jei pasakyčiau, kad per milijardus metų nuo Žemės susiformavimo įvyko ir kitokių klimato pokyčių?

Žemės atmosfera ne visada buvo tokia pati kaip šiandien. Tai buvo atliekama per daugybę kompozicijų tipų. Kokia klimato kaitos priešistorė?

Kai metanas reguliavo orą

Maždaug prieš 2.300 milijardo metų keistieji mikroorganizmai įkvėpė naują gyvybę tuometinei „jaunajai“ Žemės planetai. Tai apie cianobakterijas. Jie užpildė planetą oru. Tačiau manoma, kad dar gerokai prieš šį laiką planeta gyveno kita vienaląsčių organizmų grupė ir galėjo ją paversti tinkama gyventi. Mes kalbame apie metanogenus.

Metanogenai yra vienaląsčiai organizmai, kurie gali išgyventi tik tokiomis sąlygomis, kur deguonies nėra ir jie metabolizuodami sintetina kaip atliekas. Šiandien metanogenų galime rasti tik tokiose vietose kaip atrajotojų žarnynas, nuosėdų dugnas ir kitose planetos vietose, kur deguonies nėra.

metanas

Metano molekulė

Kaip žinome, metanas yra šiltnamio efektą sukeliančios dujos sulaiko 23 kartus daugiau šilumos nei anglies dioksidas, todėl keliama hipotezė, kad pirmuosius du milijardus Žemės planetos metų valdė metanogenai. Šių organizmų sintetinamas metanas sukėlė šiltnamio efektą, sukeldamas milžiniškus padarinius visos planetos klimatui.

Šiandien metanas atmosferoje išlieka tik apie 10 metų dėl deguonies. Tačiau jei Žemės atmosferoje trūktų deguonies molekulių, metanas galėtų išlikti apie 10.000 XNUMX metų. Tuo metu saulės šviesa nebuvo tokia stipri kaip dabar, todėl radiacijos kiekis, pasiekiantis Žemės paviršių ir taip sušildantis planetą, buvo daug mažesnis. Štai kodėl, norint padidinti planetos temperatūrą ir sukurti gyvenamą aplinką, metanas buvo reikalingas šilumai sulaikyti.

Primityvios atmosferos šiltnamio efektas

Kai Žemė susiformavo maždaug prieš 4.600 milijardo metų, Saulė skleidė šviesą, atitinkančią 70% to, ką ji veikia šiandien. Štai kodėl prieš pirmąjį ledynmetį (maždaug prieš 2.300 mlrd. Metų) atmosfera buvo visiškai priklausoma nuo šiltnamio efekto.

Manė klimato kaitos specialistai amoniake kaip šiltnamio efektą sukeliančios dujos, sulaikiusios šilumą primityvioje atmosferoje, nes tai yra galingos šiltnamio efektą sukeliančios dujos. Tačiau, nesant atmosferos deguonies, saulės ultravioletinė spinduliuotė greitai sunaikina amoniaką, todėl metanas tampa tuo metu vyraujančiomis dujomis.

Prie šilumos indėlio atmosferoje ir šiltnamio efekto taip pat pridedame CO2. Iki tada, jo koncentracija buvo daug mažesnė, todėl tai negalėjo būti šiltnamio efekto priežastis. CO2 į atmosferą išsiskyrė tik natūraliai, per ugnikalnius.

ugnikalniai

Vulkanai išskyrė CO2 ir vandenilį

Metano vaidmuo ir rūkas, kuris atvėsino planetą

Metano vaidmuo reguliuojant primityvų klimatą prasidėjo maždaug prieš 3.500 milijardo metų, kai metanogenai vandenynuose sintetino metano dujas kaip atliekas. Šios dujos sulaikė Saulės šilumą plačiame elektromagnetinio spektro regione. Tai taip pat leido praeiti ultravioletinę spinduliuotę, taigi tarp šių veiksnių pridėjus esamą CO2, jie palaikė planetą gyvenamoje temperatūroje.

Metanogenai geriau išgyveno esant aukštesnei temperatūrai. Sustiprėjus temperatūrai, padidėjo vandens ciklas ir sustiprėjo uolienų erozija. Šis uolienų erozijos procesas išskiria iš atmosferos CO2. Tiek daug metano ir CO2 koncentracija atmosferoje tapo vienoda.

primityvūs vandenynai

Atmosferos chemija paskatino metano molekules polimerizuotis (sudaryti sujungtų metano molekulių grandines) ir sudaryti sudėtingus angliavandenilius. Šie angliavandeniliai kondensuojasi į daleles, kurios dideliame aukštyje iš jų susidarė oranžinė migla.  Šis organinių dulkių debesis kompensavo šiltnamio efektą absorbuodamas matomą saulės spindulių spinduliavimą ir skleisdamas jį atgal į kosmosą. Tokiu būdu jis sumažino šilumos kiekį, pasiekiantį planetos paviršių, prisidėjo prie klimato atšalimo ir sulėtino metano gamybą.

Termofiliniai metanogenai

Termofiliniai metanogenai yra tie, kurie išgyvena gana aukštuose temperatūrų intervaluose. Dėl šios priežasties, susidarius angliavandenilių rūkui, vėsėjant ir mažėjant pasaulinei temperatūrai, termofiliniai metanogenai negalėjo išgyventi tokių sąlygų. Esant šaltesniam klimatui ir kenksmingai termofilinių metanogenų populiacijai, planetos sąlygos pasikeitė.

Atmosfera galėjo išlaikyti tokią didelę metano koncentraciją tik tuo atveju, jei metanas būtų generuojamas greičiu, palyginamu su srove. Tačiau metanogenai mūsų pramoninėje veikloje nesudarė tiek metano, kiek žmonės.

metanogenai

Termofiliniai metanogenai

Metanogenai iš esmės minta vandeniliu ir CO2, todėl metanas susidaro kaip atliekų produktas. Kai kurie kiti vartoja acetatą ir įvairius kitus junginius, susidariusius anaerobiškai skaidant organines medžiagas. Štai kodėl šiandien metanogenai Jie klesti tik atrajotojų skrandžiuose, dumblas, kuris yra užlietas ryžių laukas, ir kita anoksinė aplinka. Kadangi primityvioje atmosferoje trūko deguonies, visas vulkanų skleidžiamas vandenilis buvo saugomas vandenynuose ir jį naudojo metanogenai, nes jame nebuvo deguonies, kad būtų galima suformuoti vandenį.

„Anti šiltnamio“ efekto rūkas

Dėl šio teigiamo grįžtamojo ryšio ciklo (aukštesnė temperatūra, daugiau metanogenų, daugiau metano, daugiau šilumos, daugiau temperatūros ...) planeta tapo tokiu karštu šiltnamiu, kad tik termofiliniai mikroorganizmai sugebėjo prisitaikyti prie naujos aplinkos. Tačiau, kaip jau minėjau anksčiau, iš angliavandenilių, kurie nunešė krintančią ultravioletinę spinduliuotę, susidarė rūkas todėl oras vėsus. Tokiu būdu metano gamyba buvo sustabdyta, temperatūra ir atmosferos sudėtis pradės stabilizuotis.

angliavandenilių rūkas

Jei palyginsime rūkus su Titanas, didžiausias Saturno palydovas, matome, kad jis taip pat turi tą pačią būdingą oranžinę spalvą, atitinkančią tankų angliavandenilių dalelių sluoksnį, kuris susidaro metanui reaguojant su saulės šviesa. Tačiau dėl šio angliavandenilių sluoksnio Titano paviršius yra –179 laipsnių Celsijaus. Ši atmosfera yra šaltesnė, nei Žemės planeta buvo per visą jos istoriją.

Jei Žemės angliavandenilių debesis būtų pasiekęs „Titano“ tankį, jis būtų nukreipęs pakankamai saulės šviesos, kad neutralizuotų galingą metano šiltnamio efektą. Visas planetos paviršius būtų sustingęs, taip sunaikindamas visus metanogenus. Titano ir Žemės skirtumas yra tas, kad šiame Saturno mėnulyje nėra nei CO2, nei vandens, todėl metanas lengvai garuoja.

Titanas

Titanas, didžiausias Saturno palydovas

Metano eros pabaiga

Iš metano susidaręs rūkas nesitęsė amžinai. Buvo trys apledėjimai, nes proterozojaus ir metano pagalba galima paaiškinti, kodėl jie atsirado.

Pirmasis apledėjimas vadinamas Huronijos apledėjimu o po seniausiomis uolomis, aptiktomis po jo ledyninėmis nuosėdomis, yra uraninito ir pirito nuosėdos, dvi mineralinės medžiagos, rodančios labai mažą atmosferos deguonies kiekį. Tačiau virš ledyninių sluoksnių pastebimas rausvas smiltainis, kuriame yra hematito - mineralo, kuris susidaro deguonies turtingoje aplinkoje. Visa tai rodo, kad Huronijos apledėjimas įvyko būtent tada, kai atmosferos deguonies lygis pirmą kartą pradėjo šokti į viršų.

Šioje naujoje aplinkoje, kurioje vis daugiau deguonies, metanogenai ir kiti anaerobiniai organizmai, kurie kadaise dominavo planetoje, palaipsniui išnyko arba buvo pastebėti vis labiau apsiribojantys labiau apribotomis buveinėmis. Tiesą sakant, metano koncentracija būtų išlikusi tokia pati arba didesnė nei šiandien, jei deguonies lygis būtų buvęs žemesnis.

apledėjimas

Tai paaiškina, kodėl Žemėje proterozojaus metu beveik 1.500 milijardo metų nebuvo apledėjimų, nors Saulė vis dar buvo gana silpna. Spėjama, kad antras atmosferos deguonies arba ištirpusio sulfato padidėjimas taip pat būtų sukėlęs ledynmečio epizodus, sumažindamas apsauginį metano poveikį.

Kaip matote, Žemės atmosfera ne visada buvo tokia, kokia yra šiandien. Atsitiko be deguonies (molekulės, kurios mums šiandien reikia, kad gyventume) ir kur metanas reguliavo klimatą ir dominavo planetoje. Be to, po ledynmečio deguonies koncentracija didėjo, kol ji tapo stabili ir lygi dabartinei, tuo tarpu metanas buvo sumažintas iki labiau ribotų vietų. Šiuo metu metano koncentracija didėja dėl žmogaus veiklos išmetamų teršalų ir prisideda prie šiltnamio efekto ir dabartinių klimato pokyčių.


Straipsnio turinys atitinka mūsų principus redakcijos etika. Norėdami pranešti apie klaidą, spustelėkite čia.

Būkite pirmas, kuris pakomentuos

Palikite komentarą

Jūsų elektroninio pašto adresas nebus skelbiamas. Privalomi laukai yra pažymėti *

*

*

  1. Atsakingas už duomenis: Miguel Ángel Gatón
  2. Duomenų paskirtis: kontroliuoti šlamštą, komentarų valdymą.
  3. Įteisinimas: jūsų sutikimas
  4. Duomenų perdavimas: Duomenys nebus perduoti trečiosioms šalims, išskyrus teisinius įsipareigojimus.
  5. Duomenų saugojimas: „Occentus Networks“ (ES) talpinama duomenų bazė
  6. Teisės: bet kuriuo metu galite apriboti, atkurti ir ištrinti savo informaciją.