Preistoria schimbărilor climatice. Când metanul a reglementat vremea

atmosfera primitivă metan

S-a spus întotdeauna că schimbarea climei este relativ modern, cauzat în principal de emisii mari de gaze cu efect de seră în atmosferă, cum ar fi metan și CO2, de către oameni de la revoluția industrială. Totuși, ce ați crede dacă v-aș spune că de-a lungul miliardelor de ani de la formarea Pământului au existat alte schimbări climatice?

Atmosfera Pământului nu a fost întotdeauna aceeași ca și astăzi. A trecut prin multe tipuri de compoziții. Care este preistoria schimbărilor climatice?

Când metanul a reglementat vremea

Cu aproximativ 2.300 miliarde de ani în urmă, microorganisme ciudate au dat viață nouă planetei „tinere” de atunci Pământ. Este vorba despre cianobacterii. Au umplut planeta cu aer. Cu toate acestea, se crede că cu mult înainte de acest timp, un alt grup de organisme unicelulare a populat planeta și ar fi putut să o facă locuibilă. Vorbim despre metanogeni.

Metanogenii sunt organisme unicelulare care pot supraviețui numai în condiții în care nu există oxigen și sintetizează metanul în timpul metabolismului ca produs rezidual. Astăzi putem găsi metanogeni numai în locuri precum intestinele rumegătoarelor, fundul sedimentelor și alte locuri de pe planetă, unde oxigenul nu există.

metan

Molecula de metan

După cum știm, metanul este un gaz cu efect de seră care reține de 23 de ori mai multă căldură decât dioxidul de carbon, deci există o ipoteză conform căreia primele două miliarde de ani ai planetei Pământ au condus metanogenii. Metanul sintetizat de aceste organisme a provocat un efect de seră cu repercusiuni enorme asupra climatului întregii planete.

Astăzi, metanul persistă doar în atmosferă timp de aproximativ 10 ani, datorită prezenței oxigenului. Cu toate acestea, dacă atmosfera Pământului nu avea molecule de oxigen, metanul ar putea persista timp de aproximativ 10.000 de ani. În acea perioadă, lumina soarelui nu era la fel de puternică ca acum, astfel încât cantitatea de radiații care ajungea la suprafața Pământului și astfel încălzea planeta era mult mai mică. De aceea, pentru a crește temperatura planetei și a crea un mediu locuibil, metanul era necesar pentru a prinde căldura.

Efect de seră al unei atmosfere primitive

Când Pământul s-a format acum aproximativ 4.600 miliarde de ani, Soarele a dat o lumină echivalentă cu 70% din ceea ce face astăzi. De aceea, înainte de prima eră glaciară (acum aproximativ 2.300 miliarde de ani) atmosfera era în întregime dependentă de efectul de seră.

Specialiștii în schimbări climatice s-au gândit în amoniac ca gaz cu efect de seră care a reținut căldura în atmosfera primitivă, deoarece acesta este un puternic gaz cu efect de seră. Cu toate acestea, în absența oxigenului atmosferic, radiațiile ultraviolete de la Soare distrug rapid amoniacul, făcând metanul gazul predominant în acel moment.

La contribuția căldurii în atmosferă și la efectul de seră adăugăm și CO2. Pana atunci, concentrarea lui era mult mai mică, de aceea nu ar putea fi cauza efectului de seră. CO2 a fost emis în atmosferă numai în mod natural, prin vulcani.

vulcani

Vulcanii au emis CO2 și hidrogen

Rolul metanului și ceața care a răcit planeta

Rolul metanului în reglarea climei timpurii a început cu aproximativ 3.500 miliarde de ani în urmă, când metanogenii au sintetizat gazul metan în oceane ca produs rezidual. Acest gaz a prins căldura de la Soare pe o regiune largă a spectrului electromagnetic. De asemenea, a permis trecerea radiațiilor ultraviolete, deci printre acești factori adăugați cu CO2 existent, au menținut planeta la o temperatură locuibilă.

Metanogenii au supraviețuit mai bine la temperaturi mai ridicate. Pe măsură ce temperaturile s-au intensificat, ciclul apei și eroziunea rocilor au crescut. Acest proces de eroziune a rocilor, extrage CO2 din atmosferă. Deci amândoi concentrația de metan și cea de CO2 din atmosferă au devenit egale.

oceanele primitive

Chimia atmosferei a determinat polimerizarea moleculelor de metan (formează lanțuri de molecule de metan legate între ele) și formează hidrocarburi complexe. Aceste hidrocarburi condensate în particule care, la altitudine mare, au format o ceață portocalie.  Acest nor de praf organic a compensat efectul de seră absorbind lumina vizibilă din radiația solară incidentă și emițând-o înapoi în spațiu. În acest fel, a redus cantitatea de căldură care ajunge la suprafața planetei și a contribuit la răcirea climatului și la încetinirea producției de metan.

Metanogeni termofili

Metanogenii termofili sunt cei care supraviețuiesc în intervale de temperatură destul de ridicate. Din acest motiv, când s-a format ceața de hidrocarburi, pe măsură ce temperaturile globale s-au răcit și au scăzut, metanogenii termofili nu au putut supraviețui unor asemenea condiții. Cu un climat mai rece și o populație de metanogen termofilă dăunătoare, condițiile de pe planetă s-au schimbat.

Atmosfera ar fi putut menține concentrațiile de metan atât de mari numai dacă metanul ar fi fost generat la viteze comparabile cu curentul. Cu toate acestea, metanogenii nu au generat la fel de mult metan ca oamenii în activitățile noastre industriale.

metanogeni

Metanogeni termofili

Metanogenii se hrănesc practic cu hidrogen și CO2, generând metan ca produs rezidual. Unii alții consumă acetat și alți compuși din degradarea anaerobă a materiei organice. De aceea astăzi metanogenii Ei prosperă doar în stomacul rumegătoarelor, nămolul care stă la baza câmpurilor de orez inundate și în alte medii anoxice. Dar, din moment ce atmosfera primitivă nu avea oxigen, tot hidrogenul emis de vulcani a fost depozitat în oceane și a fost folosit de metanogeni, deoarece nu avea oxigen la îndemână pentru a forma apă.

Ceață cu efect „anti-seră”

Datorită acestui ciclu de feedback pozitiv (temperatură mai ridicată, mai mulți metanogeni, mai mult metan, mai multă căldură, mai multă temperatură ...) planeta a devenit o seră atât de fierbinte încât doar microorganismele termofile au reușit să se adapteze la acest nou mediu. Totuși, așa cum am menționat anterior, s-a format o ceață din hidrocarburi care a dus la radiația ultravioletă incidentă făcând vremea rece. În acest fel, producția de metan a fost oprită, iar temperaturile și compoziția atmosferică ar începe să se stabilizeze.

ceata cu hidrocarburi

Dacă comparăm negurile cu cea a Titan, cel mai mare satelit al lui Saturn, vedem că are și aceeași culoare portocalie caracteristică corespunzătoare stratului dens de particule de hidrocarburi, care se formează atunci când metanul reacționează cu lumina soarelui. Cu toate acestea, acel strat de hidrocarburi face ca suprafața lui Titan să fie de -179 grade Celsius. Această atmosferă este mai rece decât a fost planeta Pământ în întreaga sa istorie.

Dacă norul de hidrocarburi al Pământului ar fi atins densitatea pe care o are Titan, ar fi deviat suficientă lumină solară pentru a contracara puternicul efect de seră al metanului. Întreaga suprafață a planetei s-ar fi înghețat, ucigând astfel toți metanogenii. Diferența dintre Titan și Pământ este că această lună a lui Saturn nu are nici CO2, nici apă, astfel încât metanul se evaporă ușor.

Titan

Titan, cel mai mare satelit al lui Saturn

Sfârșitul erei metanului

Ceața care s-a format din metan nu a durat pentru totdeauna. Au existat trei glaciații de când Proterozoicul și metanul pot explica de ce au avut loc.

Prima glaciație se numește glaciația Huroniană iar sub cele mai vechi roci găsite sub depozitele sale glaciare există detritus de uraninită și pirită, două minerale care indică un nivel foarte scăzut de oxigen atmosferic. Cu toate acestea, deasupra straturilor glaciare, se observă o gresie roșiatică care conține hematit, un mineral care se formează în medii bogate în oxigen. Toate acestea indică faptul că glaciația uroniană a avut loc tocmai atunci când nivelurile de oxigen atmosferic au început să crească.

În acest nou mediu din ce în ce mai bogat în oxigen, metanogeni și alte organisme anaerobe care au dominat odată planeta, au dispărut treptat sau au fost văzute din ce în ce mai limitate la habitate mai restrânse. De fapt, concentrația de metan ar fi rămas aceeași sau mai mare decât este astăzi, dacă nivelurile de oxigen ar fi fost menținute mai mici.

glaciație

Aceasta explică de ce pe Pământ, în timpul Proterozoicului, nu au existat glaciații de aproape 1.500 miliarde de ani, chiar dacă Soarele era încă destul de slab. S-a speculat posibilitatea ca o a doua creștere a oxigenului atmosferic sau a sulfatului dizolvat ar fi declanșat și episoade de glaciație, prin reducerea efectului protector al metanului.

După cum puteți vedea, atmosfera Pământului nu a fost întotdeauna așa cum este astăzi. S-a întâmplat să fie lipsit de oxigen (o moleculă de care avem nevoie astăzi pentru a trăi) și unde metanul a reglementat clima și a dominat planeta. În plus, după epoca de gheață, concentrația de oxigen a crescut până când devine stabilă și egală cu cea actuală, în timp ce metanul a fost redus în locuri mai restrânse. În prezent, concentrația de metan crește din cauza emisiilor provenite din activitățile umane și contribuie la efectul de seră și la schimbările climatice actuale.


Fii primul care comenteaza

Lasă comentariul tău

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *

*

*

  1. Responsabil pentru date: Miguel Ángel Gatón
  2. Scopul datelor: Control SPAM, gestionarea comentariilor.
  3. Legitimare: consimțământul dvs.
  4. Comunicarea datelor: datele nu vor fi comunicate terților decât prin obligație legală.
  5. Stocarea datelor: bază de date găzduită de Occentus Networks (UE)
  6. Drepturi: în orice moment vă puteți limita, recupera și șterge informațiile.