İklim değişikliğinin tarih öncesi. Metan havayı düzenlediğinde

Hep söylendi ki iklim değişikliği Çoğunlukla, atmosfere büyük miktarda sera gazı emisyonunun neden olduğu nispeten modern bir şeydir. metan ve CO2, endüstriyel devrimden beri insanlar tarafından. Bununla birlikte, Dünya'nın oluşmasından bu yana milyarlarca yıl boyunca başka iklim değişiklikleri olduğunu söylesem ne düşünürdünüz?

Dünyanın atmosferi her zaman bugünkü gibi olmamıştır. Birçok beste türünden geçmiştir. İklim değişikliğinin tarih öncesi dönemi nedir?

Metan havayı düzenlediğinde

Yaklaşık 2.300 milyar yıl önce, garip mikroorganizmalar o zamanlar "genç" olan Dünya gezegenine yeni bir hayat verdi. Siyanobakterilerle ilgili. Gezegeni hava ile doldurdular. Bununla birlikte, bu zamandan çok önce, başka bir tek hücreli organizma grubunun gezegeni doldurduğuna ve onu yaşanabilir hale getirebileceğine inanılıyor. Metanojenler hakkında konuşuyoruz.

Metanojenler, yalnızca aşağıdaki koşullar altında hayatta kalabilen tek hücreli organizmalardır. oksijen yoktur ve metabolizmaları sırasında atık ürün olarak metan sentezlerler. Bugün metanojenleri yalnızca geviş getirenlerin bağırsakları gibi yerlerde, tortuların dibinde ve gezegende oksijenin bulunmadığı diğer yerlerde bulabiliyoruz.

Bildiğimiz gibi, metan bir sera gazıdır. karbondioksitten 23 kat daha fazla ısı tutar, bu yüzden Dünya gezegeninin ilk iki milyar yılında metanojenlerin hüküm sürdüğü varsayılıyor. Bu organizmalar tarafından sentezlenen metan, tüm gezegenin iklimi üzerinde muazzam etkiler yaratan bir sera etkisine neden oldu.

Günümüzde metan, oksijen varlığından dolayı atmosferde yalnızca yaklaşık 10 yıl kalmaktadır. Bununla birlikte, Dünya'nın atmosferinde oksijen molekülleri yoksa, metan yaklaşık 10.000 yıl sürebilir. O zamanlar güneş ışığı şimdiki kadar güçlü değildi, bu yüzden dünya yüzeyine ulaşan ve böylece gezegeni ısıtan radyasyon miktarı çok daha azdı. Bu nedenle gezegenin sıcaklığını artırmak ve yaşanabilir bir ortam yaratmak için, ısıyı hapsetmek için metana ihtiyaç vardı.

İlkel bir atmosferin sera etkisi

Dünya yaklaşık 4.600 milyar yıl önce oluştuğunda, Güneş bugün yaptığı şeyin% 70'ine eşdeğer bir parlaklık verdi. Bu nedenle, ilk buz çağından önce (yaklaşık 2.300 milyar yıl önce) atmosfer tamamen sera etkisine bağlıydı.

İklim değişikliği uzmanları düşündü amonyakta İlkel atmosferde ısıyı tutan sera gazı olarak, çünkü bu güçlü bir sera gazıdır. Bununla birlikte, atmosferik oksijenin yokluğunda, Güneş'ten gelen ultraviyole radyasyon, amonyağı hızla yok ederek metanı o sırada baskın gaz haline getirir.

Isının atmosfere ve sera etkisine katkısına CO2 de ekliyoruz. O zaman, konsantrasyonu çok daha düşüktüSera etkisinin sebebi bu yüzden olamaz. CO2, atmosfere sadece volkanlar aracılığıyla doğal olarak yayıldı.

Metan ve gezegeni soğutan sisin rolü

Metanın erken iklimi düzenlemedeki rolü, metanojenlerin okyanuslarda metan gazını atık ürün olarak sentezlemesiyle yaklaşık 3.500 milyar yıl önce başladı. Bu gaz, elektromanyetik tayfın geniş bir bölgesinde Güneş'ten gelen ısıyı hapsediyordu. Ayrıca ultraviyole radyasyonun geçişine izin verdi, bu nedenle mevcut CO2 ile eklenen bu faktörler arasında, gezegeni yaşanabilir bir sıcaklıkta tuttular.

Metanojenler daha yüksek sıcaklıklarda daha iyi hayatta kaldı. Sıcaklıklar yoğunlaştıkça su döngüsü ve kaya erozyonu da arttı. Kayaların bu erozyon süreci atmosferden CO2 çıkarır. Çok fazla atmosferdeki metan konsantrasyonu ve CO2 konsantrasyonu eşit hale geldi.

Atmosferin kimyası, metan moleküllerinin polimerize olmasına (birbirine bağlı metan molekülleri zincirleri oluşturmasına) ve karmaşık hidrokarbonlar oluşturmasına neden oldu. Bu hidrokarbonlar, yüksek irtifada, turuncu bir sis oluşturdular.  Bu organik toz bulutu, gelen güneş radyasyonundan görünen ışığı emerek ve onu uzaya geri göndererek sera etkisini telafi etti. Böylelikle gezegenin yüzeyine ulaşan ısı miktarını azaltmış ve iklimin soğumasına ve metan üretiminin yavaşlamasına katkıda bulunmuştur.

Termofilik metanojenler

Termofilik metanojenler, oldukça yüksek sıcaklık aralıklarında hayatta kalanlardır. Bu nedenle, hidrokarbon sisi oluştuğunda, küresel sıcaklıklar soğudukça ve azaldıkça, termofilik metanojenler bu koşullara dayanamazdı. Daha soğuk bir iklim ve zararlı termofilik metanojen popülasyonu ile, gezegendeki koşullar değişti.

Atmosfer metan konsantrasyonlarını ancak bu kadar yüksek tutabilirdi eğer metan mevcut ile karşılaştırılabilir hızlarda üretilmiş olurdu. Bununla birlikte, metanojenler endüstriyel faaliyetlerimizde insanlar kadar metan üretmedi.

Metanojenler temelde hidrojen ve CO2 ile beslenerek atık ürün olarak metan üretir. Bazıları, organik maddenin anaerobik bozunmasından kaynaklanan asetat ve diğer çeşitli bileşikleri tüketir. Bu nedenle bugün metanojenler Sadece geviş getirenlerin midelerinde, su basmış pirinç tarlalarının ve diğer anoksik ortamların altındaki alüvyonda gelişirler. Ancak ilkel atmosfer oksijenden yoksun olduğu için, yanardağların yaydığı tüm hidrojen okyanuslarda depolandı ve su oluşturmak için ulaşılabilecek oksijeni olmadığı için metanojenler tarafından kullanıldı.

Sera önleme etkisinin sisi

Bu olumlu geri bildirim döngüsü sayesinde (daha yüksek sıcaklık, daha fazla metanojen, daha fazla metan, daha fazla ısı, daha fazla sıcaklık ...) gezegen o kadar sıcak bir sera haline geldi ki, sadece termofilik mikroorganizmalar bu yeni ortama uyum sağlamayı başardı. Bununla birlikte, daha önce de bahsettiğim gibi, gelen ultraviyole radyasyonunu uzaklaştıran hidrokarbonlardan bir sis oluştu. havayı serinletmek. Bu şekilde metan üretimi durduruldu ve sıcaklıklar ve atmosferik bileşim stabilize olmaya başlayacaktı.

Eğer sisleri şu ile karşılaştırırsak Satürn'ün en büyük uydusu Titan, Metan güneş ışığı ile reaksiyona girdiğinde oluşan yoğun hidrokarbon parçacıkları katmanına karşılık gelen aynı karakteristik turuncu renge sahip olduğunu görüyoruz. Ancak, bu hidrokarbon tabakası Titan'ın yüzeyini -179 santigrat derece yapar. Bu atmosfer, Dünya gezegeninin tüm tarihinde olduğundan daha soğuk.

Dünyanın hidrokarbon bulutu Titan'ın sahip olduğu yoğunluğa ulaşmış olsaydı, metanın güçlü sera etkisine karşı koymak için yeterince güneş ışığını saptırırdı. Gezegenin tüm yüzeyi donmuş, böylece tüm metanojenleri öldürmüş olacaktı. Titan ve Dünya arasındaki fark, Satürn'ün bu uydusunun ne CO2 ne de suya sahip olmasıdır, bu nedenle metan kolayca buharlaşır.

Metan çağının sonu

Metandan oluşan sis sonsuza kadar sürmedi. Proterozoik dönemden bu yana üç buzullaşma yaşandı ve metan neden oluştuğunu açıklayabilir.

İlk buzullaşmaya Huron buzullaşması denir ve buzul çökellerinin altında bulunan en eski kayaların altında, çok düşük bir atmosferik oksijen seviyesini gösteren iki mineral olan uraninit ve pirit kırıntıları vardır. Bununla birlikte, buzul katmanlarının üzerinde, içinde oluşan bir mineral olan hematit içeren kırmızımsı bir kumtaşı görülmektedir. oksijen açısından zengin ortamlar. Tüm bunlar, Huron buzullaşmasının, atmosferik oksijen seviyeleri ilk kez fırlamaya başladığında gerçekleştiğini gösteriyor.

Bu yeni ortamda oksijen, metanojenler ve bir zamanlar gezegene hâkim olan diğer anaerobik organizmalar açısından giderek daha zengin hale geldi, yavaş yavaş kayboldu veya giderek daha kısıtlı habitatlarla sınırlı olduğu görüldü. Aslında, oksijen seviyeleri daha düşük tutulmuş olsaydı, metan konsantrasyonu bugün olduğundan aynı veya daha yüksek kalacaktı.

Bu, Proterozoik sırasında Dünya'da neden neredeyse 1.500 milyar yıldır buzullaşma olmadıGüneş hala oldukça zayıf olmasına rağmen. Atmosferik oksijendeki veya çözünmüş sülfattaki ikinci bir artışın da metanın koruyucu etkisini azaltarak buzul çağı dönemlerini tetikleyeceği düşünülüyordu.

Gördüğünüz gibi, Dünya'nın atmosferi her zaman bugün olduğu gibi olmadı. Oksijenden yoksundu (bugün yaşamak için ihtiyacımız olan bir molekül) ve metanın iklimi düzenlediği ve gezegene hakim olduğu yer. Ek olarak, buz yaşlanmasının ardından, oksijen konsantrasyonu kararlı ve mevcut olana eşit hale gelene kadar artarken, metan daha kısıtlı yerlere indirgenmiştir. Şu anda, insan faaliyetlerinden kaynaklanan emisyonlar nedeniyle metan konsantrasyonu artıyor ve sera etkisine ve mevcut iklim değişikliğine katkıda bulunuyor.