Οι επιστήμονες έχουν καταγράψει το κλίμα της Γης τα τελευταία 485 εκατομμύρια χρόνια – Πού βρισκόμαστε σήμερα;

Μια φιλόδοξη προσπάθεια κατανόησης του κλίματος της Γης κατά τα τελευταία 485 εκατομμύρια χρόνια αποκάλυψε μια ιστορία άγριων μεταβολών και πολύ υψηλότερων θερμοκρασιών από ό,τι οι επιστήμονες είχαν συνειδητοποιήσει προηγουμένως – προσφέροντας μια υπενθύμιση για το πόση αλλαγή έχει ήδη υποστεί ο πλανήτης, καθώς και μια προειδοποίηση για τον πρωτοφανή ρυθμό αύξησης της θερμοκρασίας που προκαλείται από τον άνθρωπο.

Το χρονοδιάγραμμα, που δημοσιεύθηκε την Πέμπτη (26/9) στο περιοδικό Science, είναι η πιο αυστηρή ανακατασκευή των θερμοκρασιών της Γης στο παρελθόν που έχει γίνει ποτέ, λένε οι συγγραφείς. Δημιουργήθηκε συνδυάζοντας περισσότερα από 150.000 απολιθωμένα στοιχεία με τα πιο σύγχρονα κλιματικά μοντέλα, δείχνει τη στενή σχέση μεταξύ του διοξειδίου του άνθρακα και των παγκόσμιων θερμοκρασιών και αποκαλύπτει ότι ο κόσμος βρισκόταν σε πολύ θερμότερη κατάσταση για το μεγαλύτερο μέρος της ιστορίας της σύνθετης ζωής των ζώων.

Στο θερμότερο σημείο της, σύμφωνα με τη μελέτη, η μέση θερμοκρασία της Γης έφτασε τους 36 βαθμούς Κελσίου – πολύ υψηλότερη από την ιστορική θερμοκρασία των 14,98 βαθμών που σημείωσε ο πλανήτης πέρυσι.

Οι αποκαλύψεις σχετικά με το καυτό παρελθόν της Γης αποτελούν περαιτέρω λόγο ανησυχίας για τη σύγχρονη κλιματική αλλαγή, δήλωσε η Emily Judd, ερευνήτρια στο Πανεπιστήμιο της Αριζόνα και στο Smithsonian με ειδίκευση στα αρχαία κλίματα και επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης.

Το χρονοδιάγραμμα δείχνει πώς οι γρήγορες και δραματικές αλλαγές της θερμοκρασίας συνδέθηκαν με πολλές από τις χειρότερες στιγμές του κόσμου – συμπεριλαμβανομένης της μαζικής εξαφάνισης περίπου του 90% όλων των ειδών και του αστεροειδούς που σκότωσε τους δεινόσαυρους.

Η μεγαλύτερη μαζική εξαφάνιση συνέβη πριν από 250 εκατομμύρια χρόνια, όταν τα αέρια από ηφαιστειακές εκρήξεις – συμπεριλαμβανομένου του CO₂ – αύξησαν τη θερμοκρασία της Γης κατά περισσότερο από 110ºC σε διάστημα περίπου 50.000 ετών

«Γνωρίζουμε ότι αυτά τα καταστροφικά γεγονότα αλλάζουν το τοπίο της ζωής», δήλωσε η Judd. «Όταν το περιβάλλον θερμαίνεται τόσο γρήγορα, τα ζώα και τα φυτά δεν μπορούν να συμβαδίσουν με αυτό».

Σε κανένα σημείο, στα σχεδόν μισό δισεκατομμύριο χρόνια που ανέλυσαν η Judd και οι συνάδελφοί της, δεν άλλαξε η Γη τόσο γρήγορα όσο αλλάζει τώρα: «Με τον ίδιο τρόπο που ένας τεράστιος αστεροειδής χτυπά τη Γη, αυτό που κάνουμε τώρα είναι πρωτοφανές».

485 εκατομμύρια χρόνια θερμοκρασιακής «τρικυμίας»

Το χρονοδιάγραμμα περιλαμβάνει σχεδόν όλο τον Φανεροζωικό – τον γεωλογικό αιώνα που ξεκίνησε με την εμφάνιση των πολυκύτταρων, μη μικροσκοπικών οργανισμών και συνεχίζεται μέχρι σήμερα.

Απεικονίζει ένα παγκόσμιο κλίμα που ήταν πιο δυναμικό και ακραίο από ό,τι είχαν φανταστεί οι ερευνητές, δήλωσε ο Jess Tierney, κλιματολόγος στο Πανεπιστήμιο της Αριζόνα και ένας από τους συγγραφείς της μελέτης. Σε σύγκριση με τα γραφήματα που βασίζονται αποκλειστικά σε κλιματικά μοντέλα, τα οποία τείνουν να απεικονίζουν μικρότερες και πιο αργές διακυμάνσεις της θερμοκρασίας, το νέο χρονοδιάγραμμα είναι γεμάτο από ξαφνικές αιχμές και απότομες μετατοπίσεις.

Αλλά, σύμφωνα με δεκαετίες προηγούμενης έρευνας για το κλίμα, το διάγραμμα ακολουθεί πιστά τις εκτιμήσεις για το διοξείδιο του άνθρακα στην ατμόσφαιρα, με τις θερμοκρασίες να αυξάνονται ανάλογα με τις συγκεντρώσεις του αερίου που παγιδεύει τη θερμότητα.

«Το διοξείδιο του άνθρακα είναι πραγματικά ο κύριος επιλογέας», δήλωσε ο Tierney, σημειώνοντας πως «αυτό είναι ένα σημαντικό μήνυμα όσον αφορά την κατανόηση του γιατί οι εκπομπές από τα ορυκτά καύσιμα αποτελούν πρόβλημα σήμερα».

Κατά την έναρξη του χρονολογίου, πριν από περίπου 485 εκατομμύρια χρόνια, η Γη βρισκόταν σε αυτό που είναι γνωστό ως θερμοκηπιακό κλίμα, χωρίς πολικούς πάγους και με μέση θερμοκρασία πάνω από 30 βαθμούς Κελσίου. Οι ωκεανοί έσφυζαν από μαλάκια και αρθρόποδα και τα πρώτα φυτά μόλις είχαν αρχίσει να αναπτύσσονται στη στεριά.

Οι θερμοκρασίες άρχισαν να μειώνονται αργά κατά τα επόμενα 30 εκατομμύρια χρόνια, καθώς το ατμοσφαιρικό διοξείδιο του άνθρακα απομακρυνόταν από τον αέρα, πριν πέσουν σε αυτό που οι επιστήμονες αποκαλούν κατάσταση ψυχρού θερμοκηπίου πριν από περίπου 444 εκατομμύρια χρόνια.

Τα στρώματα πάγου εξαπλώθηκαν στους πόλους και οι παγκόσμιες θερμοκρασίες έπεσαν πάνω από 10 βαθμούς Κελσίου. Αυτή η ταχεία ψύξη πιστεύεται ότι προκάλεσε την πρώτη από τις «πέντε μεγάλες» μαζικές εξαφανίσεις της Γης – περίπου το 85% των θαλάσσιων ειδών εξαφανίστηκε, καθώς η στάθμη της θάλασσας μειώθηκε και η χημεία των ωκεανών άλλαξε.

Μια ακόμη πιο δραματική μετατόπιση σημειώθηκε στο τέλος της περιόδου Πέρμια, πριν από περίπου 251 εκατομμύρια χρόνια. Μαζικές ηφαιστειακές εκρήξεις απελευθέρωσαν δισεκατομμύρια τόνους διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα, προκαλώντας την εκτόξευση της θερμοκρασίας του πλανήτη κατά περίπου 10 βαθμούς Κελσίου μέσα σε περίπου 50.000 χρόνια. Η όξινη βροχή έπεσε σε όλες τις ηπείρους – τα θαλάσσια οικοσυστήματα κατέρρευσαν, καθώς οι ωκεανοί έγιναν καυτοί και εξαντλήθηκαν σε οξυγόνο.

«Γνωρίζουμε ότι πρόκειται για τη χειρότερη εξαφάνιση στον Φανεροζωικό αιώνα», δήλωσε ο Tierney. «Κατ’ αναλογία, θα έπρεπε να ανησυχούμε για την ανθρώπινη αύξηση της θερμοκρασίας επειδή είναι τόσο γρήγορη. Αλλάζουμε τη θερμοκρασία της Γης με ρυθμό που ξεπερνά οτιδήποτε γνωρίζουμε».

Η μελέτη καθιστά επίσης σαφές ότι οι συνθήκες στις οποίες έχει συνηθίσει ο άνθρωπος είναι αρκετά διαφορετικές από εκείνες που κυριάρχησαν στην ιστορία του πλανήτη μας. Για το μεγαλύτερο μέρος του Φανεροζωικού αιώνα, σύμφωνα με την έρευνα, οι μέσες θερμοκρασίες ξεπερνούσαν τους 22 βαθμούς Κελσίου, με ελάχιστους ή καθόλου πάγους στους πόλους. Τα ψυχρά κλίματα – συμπεριλαμβανομένου του σημερινού μας – επικρατούσαν μόλις το 13% του χρόνου.

Οι σύγχρονοι άνθρωποι εμφανίστηκαν μετά από 50 εκατομμύρια χρόνια πτώσης των θερμοκρασιών που οδήγησαν στην πιο ψυχρή περίοδο που έχει καταγραφεί

Αυτή είναι μία από τις πιο απογοητευτικές αποκαλύψεις της έρευνας, τόνισε η Judd. Η ζωή στη Γη έχει αντέξει κλίματα πολύ πιο θερμά από αυτό που οι άνθρωποι δημιουργούν τώρα με τις εκπομπές που θερμαίνουν τον πλανήτη. Αλλά οι άνθρωποι εξελίχθηκαν κατά τη διάρκεια της πιο ψυχρής εποχής του Φανεροζωικού, όταν η μέση παγκόσμια θερμοκρασία ήταν τόσο χαμηλή όσο οι 11 βαθμοί Κελσίου.

Χωρίς ταχεία δράση για τον περιορισμό των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου, λένε οι επιστήμονες, οι παγκόσμιες θερμοκρασίες θα μπορούσαν να φτάσουν σχεδόν τους 17 βαθμούς Κελσίου μέχρι το τέλος του αιώνα – ένα επίπεδο που δεν έχει παρατηρηθεί στο χρονολόγιο από την εποχή του Μειόκαινου, πριν από περισσότερα από 5 εκατομμύρια χρόνια.

«Χτίσαμε τον πολιτισμό μας γύρω από αυτά τα γεωλογικά τοπία μιας παγοθήκης», εξήγησε η Judd. «Έτσι, παρόλο που το κλίμα ήταν θερμότερο, οι άνθρωποι δεν έζησαν σε θερμότερο κλίμα και υπάρχουν πολλές συνέπειες που αντιμετωπίζουν κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου».

Ένας παλαιοντολογικός γρίφος

Το έργο ξεκίνησε πριν από σχεδόν μια δεκαετία, όταν οι επιστήμονες του Smithsonian ανέπτυσσαν μια νέα αίθουσα απολιθωμάτων για το Εθνικό Μουσείο Φυσικής Ιστορίας. Σε μια απόκλιση από τα περισσότερα άλλα εκθέματα παλαιοντολογίας, τα οποία τείνουν να προβάλλουν την παραδοξότητα των δεινοσαύρων και άλλων αρχαίων πλασμάτων, η νέα αίθουσα επεδίωκε να κάνει παραλληλισμούς μεταξύ του παρελθόντος της Γης και των κλιματικών αλλαγών που συμβαίνουν σήμερα.

Αλλά όταν οι επιμελητές αποφάσισαν να εγκαταστήσουν ένα γράφημα της θερμοκρασίας της Γης κατά τη διάρκεια του Φανεροζωικού αιώνα, συνειδητοποίησαν ότι δεν υπήρχε ένα ενιαίο χρονοδιάγραμμα. Αν και οι επιστήμονες μπορούσαν να αθροίσουν εκτιμήσεις που προέκυψαν από διαφορετικά σύνολα δεδομένων και ανακατασκευές μικρότερων χρονικών διαστημάτων, η προσέγγιση άφηνε πολλά περιθώρια για αβεβαιότητες και λάθη.

«Αυτό δεν ήταν πολύ ικανοποιητικό επιστημονικά», δήλωσε ο Scott Wing, έφορος απολιθωμένων φυτών του μουσείου και ένας από τους συγγραφείς της νέας μελέτης. Αυτός και οι συνάδελφοί του ήθελαν να δημιουργήσουν μια εκτίμηση των παρελθόντων κλιμάτων με «έναν στατιστικά αυστηρό τρόπο».

Το πρώτο έργο ήταν να δημιουργηθεί μια βάση δεδομένων με κλιματικές αναπαραστάσεις – κομμάτια απολιθωμένων στοιχείων που υποδηλώνουν πώς ήταν κάποτε ο κόσμος. Για παράδειγμα, η ποικιλία του οξυγόνου που βρέθηκε στα δόντια εξαφανισμένων, χελιόμορφων πλασμάτων, γνωστών ως κονόδοντες, αντανακλά τη θερμοκρασία του νερού στους ωκεανούς όπου ζούσαν. Η χημική σύνθεση των λιπών από αρχαία φύκη υποδεικνύει πώς κατασκεύαζαν τα κυτταρικά τους τοιχώματα για να αντιμετωπίσουν τη θερμότητα.

Ωστόσο, η βάση δεδομένων περιορίστηκε σε στοιχεία από τους ωκεανούς, οι οποίοι καλύπτουν μόνο το 70% της επιφάνειας του πλανήτη. Ακόμη και με 150.000 σημεία δεδομένων, είπε η Judd, ήταν σαν να προσπαθούσαμε να συναρμολογήσουμε ένα παζλ με μόνο το 1% των κομματιών.

Οι ερευνητές θα μπορούσαν να αποκτήσουν μια καλύτερη εικόνα χρησιμοποιώντας ένα κλιματικό μοντέλο – αλλά αυτές οι προσομοιώσεις μπορεί να διαφέρουν πολύ ανάλογα με τις υποθέσεις που κάνουν για τη συμπεριφορά της Γης, και οι επιστήμονες δεν θα μπορούσαν να γνωρίζουν ποιο αποτέλεσμα είναι το σωστό. Έτσι η ομάδα στράφηκε σε μια τεχνική που ονομάζεται εξομοίωση δεδομένων, η οποία συνδυάζει στοιχεία του πραγματικού κόσμου με κλιματικά μοντέλα για να δώσει πιο αυστηρά και ακριβή αποτελέσματα.

Αν και η αφομοίωση δεδομένων χρησιμοποιείται ευρέως για τις σύγχρονες μετεωρολογικές προβλέψεις και έχει χρησιμοποιηθεί για τη δημιουργία ανακατασκευών της θερμοκρασίας σε μικρότερα χρονικά διαστήματα, το χρονοδιάγραμμα που δημοσιεύθηκε την Πέμπτη είναι το μεγαλύτερο και πιο λεπτομερές που έχουν δημιουργήσει ποτέ οι επιστήμονες.

Είναι επίσης πιο ακριβής από άλλες εκτιμήσεις, δήλωσε ο Μπέντζαμιν Μιλς, ερευνητής παλαιοκλίματος στο Πανεπιστήμιο του Λιντς στην Αγγλία, ο οποίος δεν συμμετείχε στη μελέτη, επειδή χρησιμοποιεί την προσέγγιση αφομοίωσης δεδομένων.

«Αυτό θα συμβάλει στην αξιολόγηση των κινητήριων διαδικασιών πίσω από τις μακροχρόνιες μεταβολές της θερμοκρασίας και των φυσικών μηχανισμών σταθεροποίησης ή αποσταθεροποίησης του κλίματος της Γης», έγραψε ο Μιλς σε μια ανάλυση που δημοσιεύθηκε παράλληλα με το χρονολόγιο.

Όλα τα πράγματα που δεν γνωρίζουμε

Το νέο χρονοδιάγραμμα της θερμοκρασίας εγείρει τόσα ερωτήματα όσα και απαντά, τόνισε ο Scott Wing. Η εύρεση παγκόσμιων μέσων θερμοκρασιών άνω των 35 βαθμών Κελσίου συνεπάγεται ότι ορισμένα τμήματα του πλανήτη ήταν ακόμη πιο θερμά – κατά τη διάρκεια των θερμότερων τμημάτων της Κρητιδικής περιόδου, για παράδειγμα, οι μέσες θερμοκρασίες στο εσωτερικό των ηπείρων μπορεί να έφταναν τους 50 βαθμούς Κελσίου. Ακόμα και τα πιο ανθεκτικά σύγχρονα είδη θα μαράζωναν σε ένα τόσο καυτό περιβάλλον.

«Είναι μια ένδειξη όλων των πραγμάτων που δεν γνωρίζουμε για το πώς λειτουργεί το κλίμα του θερμοκηπίου», εξήγησε.

Ίσως οι οργανισμοί που εξελίχθηκαν κατά τη διάρκεια εποχών θερμοκηπίων να ήταν πολύ καλύτερα προσαρμοσμένοι στην ακραία ζέστη από τα φυτά και τα ζώα που ζουν σήμερα, πρόσθεσε. Ή ίσως οι παγκόσμιες θερμοκρασίες ήταν πολύ πιο ομοιόμορφες κατά τη διάρκεια εκείνων των περιόδων, με λίγες περιοχές να είναι πολύ πιο κρύες ή πιο ζεστές από το μέσο όρο.

Ο Μάικλ Μαν, κλιματολόγος στο Πανεπιστήμιο της Πενσυλβάνια, γνωστός για τις αναλύσεις του σχετικά με τις παγκόσμιες θερμοκρασίες του παρελθόντος, δήλωσε ότι εξεπλάγη επίσης από την πρόταση ότι ο πλανήτης θερμάνθηκε τόσο πολύ.

Η διαπίστωση αυτή ενισχύει την ανησυχία πολλών επιστημόνων ότι οι βρόχοι ανάδρασης στο γήινο σύστημα θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε πολύ υψηλότερες θερμοκρασίες από αυτές που προβλέπουν τα περισσότερα κλιματικά μοντέλα, σημείωσε. Αλλά είναι επίσης πιθανό ότι η εξομοίωση των δεδομένων υποθέτει υπερβολική αύξηση της θερμοκρασίας και ότι παραλείπονται παράγοντες που θα μπορούσαν να προλάβουν ένα ανεξέλεγκτο φαινόμενο του θερμοκηπίου.

Ο Wing αναγνώρισε ότι υπάρχει πολύ περισσότερη δουλειά να γίνει. Ο ίδιος και οι συνάδελφοί του σκοπεύουν να συνεχίσουν να βελτιώνουν το χρονοδιάγραμμα προσθέτοντας δεδομένα όπως απολιθωμένα φύλλα. Ελπίζουν επίσης ότι θα βοηθήσει τους ερευνητές, που προσπαθούν να μοντελοποιήσουν τη μελλοντική κλιματική αλλαγή, επιτρέποντάς τους να εξετάσουν θερμότερες περιόδους από το παρελθόν της Γης.

Και για τα δισεκατομμύρια των ανθρώπων που ζουν τώρα τα θερμότερα χρόνια που έχουν καταγραφεί ποτέ – και αντιμετωπίζουν ένα ακόμη πιο θερμό μέλλον – η Judd υπογράμμισε ότι το χρονοδιάγραμμα θα πρέπει να λειτουργήσει ως προειδοποίηση.

Ακόμα και στα χειρότερα σενάρια, η ανθρωπογενής θέρμανση δεν θα ωθήσει τη Γη πέρα από τα όρια της κατοικήσιμης ζωής. Θα δημιουργήσει όμως συνθήκες που δεν έχουν ξανασυμβεί στα 300.000 χρόνια ύπαρξης του είδους μας – συνθήκες που θα μπορούσαν να προκαλέσουν χάος στα οικοσυστήματα και τις κοινότητες.

«Όσο επιβιώνουν ένας ή δύο οργανισμοί, θα υπάρχει πάντα ζωή. Δεν ανησυχώ γι’ αυτό. Η ανησυχία μου είναι το πώς θα μοιάζει η ανθρώπινη ζωή. Τι σημαίνει να επιβιώνεις», ανέφερε χαρακτηριστικά.