چگونه دمای زمین در ۵۰۰ میلیون سال گذشته تغییر کرده است

1

مطالعه‌ای جدید یک منحنی تازه از دمای متوسط سطح زمین ارائه می‌دهد که نشان می‌دهد دمای زمین طی دوره‌ی فانروزوئیک بیشتر از آنچه پیشتر تصور می‌شد، تغییر کرده است. این دوره با تنوع زندگی، استعمار خشکی و چندین انقراض جمعی مشخص می‌شود.

این منحنی همچنین تأیید می‌کند که دمای زمین به شدت با میزان دی‌اکسید کربن در جو همبستگی دارد.

مطالعه‌ی دمای گذشته‌ی زمین

دوره‌ی فانروزوئیک حدود ۵۴۰ میلیون سال پیش با انفجار کامبرین آغاز شد؛ دوره‌ای که موجودات پیچیده با پوسته‌های سخت برای اولین بار در فسیل‌ها ظاهر شدند.

اگرچه محققان می‌توانند شبیه‌سازی‌هایی را به آن دوره بازگردانند، منحنی دما در این مطالعه بر ۴۸۵ میلیون سال گذشته متمرکز است زیرا داده‌های زمین‌شناسی مربوط به دما در دوره‌های قبلی محدود است.

جسیکا تیرنی، یکی از نویسندگان مطالعه و پالئوکلایماتولوژیست از دانشگاه آریزونا گفت: «پیدا کردن سنگ‌هایی که به آن اندازه قدیمی باشند و همچنان نشانگرهای دما در آن‌ها حفظ شده باشد، دشوار است – حتی در ۴۸۵ میلیون سال پیش هم تعداد زیادی از آن‌ها نداریم. ما محدود به عمقی بودیم که می‌توانستیم به آن بازگردیم».

توسعه‌ی منحنی دما

محققان منحنی دما را با استفاده از روشی به نام هم‌جذب داده‌ها توسعه دادند. این روش به آن‌ها اجازه داد داده‌های موجود در رکوردهای زمین‌شناسی و مدل‌های آب و هوایی را ترکیب کنند تا فهمی یکپارچه‌تر از اقلیم‌های باستانی به دست آورند.

امیلی جاد، نویسنده‌ی اصلی مقاله و پژوهشگر پسادکترا در موزه ملی تاریخ طبیعی اسمیتسونیان و دانشگاه آریزونا گفت: «این روش در اصل برای پیش‌بینی آب و هوا توسعه داده شده بود».

«اما به جای استفاده از آن برای پیش‌بینی آب و هوا، ما از آن برای بازبینی اقلیم‌های قدیمی استفاده کردیم.»

بهبود درک دانشمندان از چگونگی نوسانات دمای زمین در طول زمان، زمینه‌ی مهمی برای فهم تغییرات اقلیمی مدرن فراهم می‌کند.

نگاهی به گذشته برای پیش‌بینی آینده

اسکات وینگ، یکی از نویسندگان مطالعه و کیوریتور پالئوبوتانی در موزه ملی تاریخ طبیعی اسمیتسونیان، گفت: «اگر در حال مطالعه‌ی دو میلیون سال گذشته باشید، چیزی نخواهید یافت که شبیه آنچه ما برای سال ۲۱۰۰ یا ۲۵۰۰ انتظار داریم، باشد.»

«برای درک بهتر اینکه چگونه ممکن است اقلیم در آینده تغییر کند، نیاز دارید که حتی بیشتر به گذشته بازگردید، به دوره‌هایی که زمین واقعاً گرم بوده است.»

CO2 عامل اصلی کنترل دما است

منحنی جدید نشان می‌دهد که دما در ۴۸۵ میلیون سال گذشته بسیار بیشتر از آنچه پیش‌تر تصور می‌شد، تغییر کرده است.

در این دوره، دمای جهانی بین ۵۲ تا ۹۷ درجه فارنهایت نوسان داشت. دوره‌های گرمای شدید بیشتر با سطوح بالای گاز گلخانه‌ای دی‌اکسید کربن در جو مرتبط بودند.

تیرنی گفت: «این تحقیق به وضوح نشان می‌دهد که دی‌اکسید کربن عامل اصلی کنترل دما در سراسر زمان زمین‌شناسی است». «وقتی CO2 پایین است، دما سرد است؛ وقتی CO2 بالا است، دما گرم است.»

گرم شدن سریع دمای زمین

یافته‌ها همچنین نشان می‌دهد که دمای کنونی جهانی زمین که ۵۹ درجه فارنهایت است، نسبت به بیشتر دوره‌ی فانروزوئیک خنک‌تر است.

با این حال، محققان می‌گویند که انتشار گازهای گلخانه‌ای ناشی از تغییرات اقلیمی انسان‌ساخته در حال حاضر زمین را با سرعتی بسیار بیشتر از سریع‌ترین وقایع گرمایش این ائون گرم می‌کند.

این گرم شدن سریع خطرات زیادی برای گونه‌ها و اکوسیستم‌ها در سراسر جهان به همراه دارد و باعث افزایش سریع سطح دریاها می‌شود. برخی دیگر از دوره‌های تغییرات اقلیمی سریع در فانروزوئیک منجر به انقراض‌های جمعی شده‌اند.

انسان‌ها در اقلیمی سردتر تکامل یافته‌اند

حرکت سریع به سوی یک اقلیم گرم‌تر می‌تواند خطرناک باشد برای انسان‌ها که عمدتاً در محدوده دمایی ۱۰ درجه فارنهایت برای دماهای جهانی زندگی کرده‌اند، در مقایسه با دامنه ۴۵ درجه‌ای در ۴۸۵ میلیون سال گذشته.

تیرنی خاطرنشان کرد:  «تمام گونه‌ی ما در یک اقلیم “خانه یخی” تکامل یافته است، که بیشتر تاریخ زمین‌شناسی را منعکس نمی‌کند»،.

«ما در حال تغییر اقلیم به سمتی هستیم که واقعاً برای انسان‌ها ناآشنا است. سیاره گرم‌تر بوده و می‌تواند گرم‌تر شود – اما انسان‌ها و حیوانات نمی‌توانند به این سرعت تطبیق پیدا کنند.»

دمای جهانی زمین در دوره‌ی فانروزوئیک

همکاری بین تیرنی و محققان اسمیتسونیان از سال ۲۰۱۸ آغاز شد.

این تیم قصد داشت به بازدیدکنندگان موزه منحنی‌ای ارائه دهد که دمای جهانی زمین را در سراسر دوره‌ی فانروزوئیک که حدود ۵۴۰ میلیون سال پیش آغاز شده و تا امروز ادامه دارد، نشان دهد.

محققان بیش از ۱۵۰,۰۰۰ تخمین از دماهای باستانی که از پنج شاخص شیمیایی مختلف محاسبه شده بود و در پوسته‌های فسیل‌شده و دیگر انواع ماده‌ی آلی باستانی حفظ شده بود، جمع‌آوری کردند.

همکاران آن‌ها در دانشگاه بریستول بیش از ۸۵۰ شبیه‌سازی مدل از اینکه اقلیم زمین در دوره‌های مختلف گذشته چگونه بوده، بر اساس موقعیت‌های قاره‌ای و ترکیب جو، ایجاد کردند.

منحنی دقیق تغییرات دمای زمین

با ترکیب این دو خط شواهد، تیم موفق شد دقیق‌ترین منحنی از نحوه تغییر دمای زمین در ۴۸۵ میلیون سال گذشته را ایجاد کند.

یکی دیگر از یافته‌های مهم این مطالعه مربوط به حساسیت اقلیمی است، که معیاری است از اینکه چقدر اقلیم با دو برابر شدن دی‌اکسید کربن گرم می‌شود.

«ما دریافتیم که دی‌اکسید کربن و دما نه تنها به شدت به هم مرتبط هستند، بلکه به همان شیوه در طول ۴۸۵ میلیون سال همبستگی دارند. ما نمی‌بینیم که اقلیم وقتی گرم یا سرد است، حساس‌تر باشد»، تیرنی نتیجه گرفت.

این مطالعه در مجله Science منتشر شده است.