Privind istoria geologică a Terrei, un lucru pare aproape paradoxal. Deși planeta a traversat perioade intense de încălzire și răcire, impacturi cosmice, erupții vulcanice gigantice și modificări ale configurației continentelor, termostatul natural al Pământului a reușit să mențină clima într-un interval compatibil cu existența vieții complexe.
Un nou articol științific publicată în Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) propune una dintre cele mai convingătoare explicații pentru acest fenomen: un mecanism de autoreglare bazat pe interacțiunea dintre nivelul mărilor, oxigenul din oceane, fosfați și înglobarea carbonului în sedimentele marine. Studiul oferă o perspectivă nouă asupra modului în care planeta și-a controlat concentrația de dioxid de carbon atmosferic în ultimele aproximativ 60 de milioane de ani.
Un mister care i-a preocupat pe climatologi timp de decenii
De mai bine de o jumătate de secol, oamenii de știință au acceptat existența unor mecanisme naturale capabile să stabilizeze clima pe intervale geologice foarte lungi. Cel mai cunoscut este ciclul alterării rocilor silicatice, prin care dioxidul de carbon este extras lent din atmosferă și stocat sub formă de carbonați în scoarța terestră.
Totuși, acest proces este extrem de lent și nu explica pe deplin oscilațiile climatice observate în perioada Cenozoică, începută după dispariția dinozaurilor. Noul studiu sugerează că exista o verigă lipsă: modul în care oceanele controlează cantitatea de carbon care este încorporată în sedimentele marine.
Această descoperire completează imaginea ciclului global al carbonului și explică de ce atmosfera Terrei nu a acumulat cantități excesive de dioxid de carbon, în ciuda numeroaselor surse naturale de emisii existente de-a lungul istoriei geologice.
Rolul surprinzător al fosfaților și al nivelului mărilor
La prima vedere, fosfații par doar nutrienți esențiali pentru organismele marine. În realitate, ei controlează unul dintre cele mai importante procese biologice ale planetei.
Atunci când concentrația de fosfați din oceane crește, fitoplanctonul se dezvoltă mai intens. Aceste microorganisme absorb cantități mari de dioxid de carbon prin fotosinteză. După moarte, o parte din materia organică se scufundă și este îngropată în sedimentele marine, unde carbonul poate rămâne blocat milioane de ani.
Cercetătorii au descoperit că disponibilitatea fosfaților era influențată direct de nivelul mărilor și de cantitatea de oxigen dizolvată în apă. În condiții cu oxigen redus, sedimentele eliberau fosfați suplimentari (compușii de fier care fixează fosfații își pierd stabilitatea, iar fosfații sunt eliberați în apă), stimulând productivitatea biologică și accelerând captarea carbonului.
Practic, oceanele funcționau asemenea unui regulator automat: cu cât era încorporat mai mult carbon în sedimente, cu atât concentrația atmosferică de CO₂ scădea, iar clima începea să se răcească.
Mecanismul de feedback dintre oxigen, fosfați și reglarea climei Pământului într-o succesiune logică de pași.
„Zona optimă” care a ținut clima sub control
Una dintre cele mai interesante concluzii ale studiului este existența unei adevărate „ferestre ideale” pentru funcționarea acestui mecanism.
Analiza arată că înglobarea carbonului era maximă atunci când nivelul mărilor se afla cu aproximativ 10–40 de metri peste nivelul actual. În acest interval, zonele marine sărace în oxigen se suprapuneau peste platformele continentale bogate în sedimente organice. Această configurație favoriza reciclarea continuă a fosfaților și permitea funcționarea mecanismului timp de milioane de ani fără întreruperi.
În schimb, dacă nivelul mărilor devenea mult prea ridicat, platformele continentale erau complet inundate, iar fosfații rămâneau blocați în sedimentele de mică adâncime. Drept urmare, productivitatea biologică a oceanelor scădea, iar cantități mai mici de carbon erau îngropate.
Acest lucru explică de ce, în anumite epoci geologice foarte calde, concentrațiile de dioxid de carbon au rămas ridicate pentru perioade îndelungate.
Eocenul: când termostatul natural a funcționat mai puțin eficient
Un exemplu convingător este Eocenul, perioada cuprinsă între aproximativ 56 și 34 de milioane de ani în urmă. Atunci, nivelul mărilor era considerabil mai ridicat decât în prezent, iar clima globală era mult mai caldă. Cercetătorii sugerează că tocmai inundarea extinsă a platformelor continentale a redus eficiența mecanismului de captare a carbonului.
Cu mai puțin carbon extras din atmosferă și depozitat în sedimente, concentrațiile de CO₂ au rămas mari, menținând temperaturile ridicate pentru milioane de ani.
Pe măsură ce nivelul mărilor a început să scadă și configurația oceanelor s-a modificat, mecanismul s-a reactivat, contribuind treptat la răcirea planetei și la instalarea climatului mai rece care caracterizează ultimele zeci de milioane de ani.
Cum au reconstituit cercetătorii clima oceanelor antice
Pentru a verifica această ipoteză, echipa internațională a analizat mai multe tipuri de dovezi geologice. Printre acestea s-au numărat izotopii carbonului, cantitatea de fosfor acumulată în sedimente marine și o metodă inovatoare bazată pe raportul iod/calciu din cochiliile unor microorganisme marine numite foraminifere.
Acest indicator chimic permite estimarea concentrației de oxigen existente în oceane în urmă cu zeci de milioane de ani. Măsurătorile au fost realizate cu spectrometre de masă de înaltă precizie și au oferit una dintre cele mai detaliate reconstrucții ale condițiilor oceanice din Cenozoic.
Concordanța dintre toate aceste dovezi oferă un sprijin puternic pentru existența mecanismului propus.
Ce înseamnă această descoperire pentru schimbările climatice actuale?
Este important de subliniat că acest mecanism natural nu reprezintă o soluție la încălzirea globală provocată de activitatea umană. Procesele descrise în studiu operează pe intervale de sute de mii sau milioane de ani, în timp ce creșterea actuală a concentrației de CO₂ are loc într-un ritm fără precedent la scară geologică.
Cu toate acestea, descoperirea este extrem de valoroasă deoarece îmbunătățește modelele climatice utilizate pentru reconstruirea trecutului și pentru înțelegerea modului în care funcționează ciclul global al carbonului.
Ea demonstrează că stabilitatea climatică a Terrei nu a fost rezultatul întâmplării, ci al cooperării dintre procese biologice, geologice și oceanografice care au acționat ca un sistem complex de autoreglare. Totodată, studiul completează alte cercetări recente care arată că temperatura medie a Pământului a rămas surprinzător de bine reglată pe intervale geologice foarte lungi datorită unor mecanisme de feedback negativ.
Sursa: SciTechDaily