Ancient Climate Events: Paleocene Eocene Thermal Maximum

the Paleocene-Eocene Thermal Maximum (PETM) at 56 million years before present on luultavasti paras muinainen analogi modernista ilmastonmuutoksesta. Petm mukana yli 5OC lämpeneminen 15-20 tuhatta vuotta (itse asiassa hieman hitaammin kuin lämpeneminen viimeisten 50 vuoden aikana), polttoaineena tulo yli 2000 gigatonia (gigaton on miljardi tonnia!) hiilestä ilmakehään. Petm liittyi suurimpaan syvänmeren joukkosukupuuttoon viimeisten 93 miljoonan vuoden aikana ja elämän huomattavaan monipuolistumiseen pintamerellä ja maalla. Koska sen mahdollinen merkitys, geologit ovat parveilivat tutkimaan tapahtumaa ja se on ollut erittäin kiinnostava, ja enemmän kuin pieni kiista, viimeisten 25 vuoden ajan. Tästä syystä kiinnitämme myös paljon huomiota tähän tapahtumaan.

todisteet ilmaston lämpenemisestä paleoseenin eoseenin termisen maksimin kohdalla Etelämantereen rannikolla sijaitsevasta ytimestä.

Napsauta kuvataksesi kuvaa ilmaston lämpenemisen todisteista.

Pohjalaisen foraminiferan sukupuuttoa kuvaa punainen nuoli. Alenevat happi-isotooppiarvot kertovat pintameren lämpenemisestä (planktoniset foraminiferaaliset isotooppiarvot) ja syvänmeren lämpenemisestä (bentiset foraminiferaaliset isotooppiarvot). Vähenevä hiilen isotooppiarvo ilmaisee kasvihuonekaasupäästöjä joko orgaanisista (ts. biologiset) tai vulkaaniset reservaatit. 170k vuoden aikana C-tasot piikittivät, laskivat, mutta eivät edelliselle tasolle, O piikitti ja laski takaisin.

luotto: © Kennett & Stott (1991). Käytetään luvalla.

todisteet lämpenemisestä ovat peräisin monesta eri lähteestä, joista vakuuttavimpia ovat syvänmeren ydinten planktonisten ja pohjavesien foraamien happi-isotoopit. Nämä tiedot viittaavat siihen, että valtamerten pintavesien 6-8o C lämpenevät merkittävästi eri leveysasteilla sekä syvissä vesissä. Meidän ei tarvitse mennä yksityiskohtiin, mutta tämä muuttuu 4-5 oC: ksi maapallon keskilämpötilasta, mikä on melko merkittävää. Vertailun vuoksi, ilmaston lämpeneminen teollisen vallankumouksen jälkeen on noin 1,2 oC. Nykyään lämpeneminen on seurausta ihmisen toiminnasta, mutta petm: n aikaan paikalla oli vain hyvin alkeellisia kädellisiä, eivätkä he ajaneet autoja (!), joten mikä aiheutti lämpenemisen silloin?

vastaava happi-isotooppisiirtymä on suuri ja negatiivinen 4-5 promillen muutos hiilen isotoopeissa, jota käytetään määrittelemään tapahtuman geologinen laajuus. Isotooppiretkeilyä on havaittu mereen kerrostuneissa sedimenteissä ja maanpäällisiin ympäristöihin, kuten järviin ja jokiin kerrostuneissa sedimenteissä. Sitä kutsutaan kultaiseksi piikiksi, koska se voidaan korreloida ympäri maailmaa ja se merkitsee tarkkaa aikahorisonttia, itse asiassa retki on nyt paleoseenin ja eoseenin aikakausien välisen rajan muodollinen määritelmä. Lisäksi retki maanpäällisissä sedimenteissä antaa meille mahdollisuuden korreloida maalla PETM: n aikana tapahtuneita muutoksia meressä tapahtuneisiin muutoksiin. Alla on, miltä PETM näyttää Big Hornin altaassa Wyomingissa.

Kuva Petmistä Big Hornin altaalla Wyomingissa. Nämä kivet kerrostuivat jokiin ja tulvatasangoille. Niissä on hämmästyttävä fossiiliaineisto, mukaan lukien varhaiset kädelliset ja lehdet.

luotto: © Peter Wilf. Käytetään luvalla.

ilmakehän hiilidioksidipitoisuus kasvoi PETM: n aikana 3-4-kertaiseksi. Riippumatta siitä, onko hiilidioksidi peräisin autoista, tehtaista vai muista lähteistä, hiilidioksidi on kasvihuonekaasu ja se saa ilmakehän lämpenemään. Tämän seurauksena valtamerten pintalämpötilat olivat tapahtuman huipulla erittäin lämpimiä, erityisesti korkeilla leveysasteilla. Rannikolla Antarktiksen, sijainti tänään, joka on lähellä jäätymistä, valtameret olivat noin 20oC (68 ja) huipulla PETM! Kuvittele hyppääväsi mereen Etelämantereelta tänään! Trooppisen valtameren lämpötila oli todella kuuma. Äskettäin paperi osoittaa, että lämpötilat rannikolla Länsi-Afrikassa oli 36 OC, joka on 97 oF! Nyt olen uinut Miamissa elokuussa ja se tuntuu kylpyamme 88 oF, mutta 97 oF on lähes asuinkelvoton! PETM liittyi myös suuriin muutoksiin syvänmeren ominaisuuksissa. Toisin kuin tänään, kun syvä valtamerten vedet on ominaista lämpötila Lähellä jäätymistä, PETM syvissä vesissä oli 10-15o C. Tämä ei ehkä tunnu, että lämmin kaikki huomioon ottaen, mutta ei ole epäilystäkään siitä, että on aiheuttanut perustavanlaatuinen muutos, miten liikkeeseen meressä toimi. Merenpinta oli PETM – kaudella melko paljon korkeammalla, ja mantereet olivat eri kohdissa, kuten alla olevasta kartasta näkyy.

kartta, joka osoitti mantereiden jakautumisen Atlantin valtameren ympärillä PETM-aikana. Kartan mukaan merenpinta oli korkeammalla.

luotto: © Chris Scotese. Käytetään luvalla.

todennäköisesti näiden lämpimien syvien vesien syy oli se, että ne tulivat eri pintameren paikoista kuin nykyään (Katso moduuli 6, jossa kerrotaan tarkemmin nykyisten syvien vesien lähteistä), yhdistettynä pintameressä tapahtuneeseen lämpenemiseen. Koska lämpimämmät vedet pitävät vähemmän happea kuin kylmät vedet, petm syvissä vesissä monissa paikoissa todennäköisesti olivat mahdollisesti lähellä tilaa, joka tunnetaan hypoksia (opimme tästä lisää moduulissa 6). Sana hypoksia ei kuulosta kovin ahdistavalta, mutta kuvittele hetki, että olet kala ja tarvitset happea hengitykseen. Hypoksia olisi ollut todella kauheaa sellaiselle olennolle! Lopulta niin paljon CO2: n tulo mereen aiheutti valtamerten veden happamoitumisen ja johti tilaan, joka tunnetaan nimellä ocean acidification (anteeksi jatkaa hyppäämistä eteenpäin, mutta opimme paljon lisää tästä moduulissa 7!). Syvänmeren happamoituminen PETM: n aikana on hyvin hyväksyttyä, ja se havaitaan siten, että kaikki merenpohjaan sataneet CaCO3-kuoret ovat täysin liuenneet. Happamoituminen olisi ollut tuhoisaa eläimille, jotka tarvitsevat kuorta suojautuakseen saalistajilta ja suojellakseen pehmeitä soluosia ankaralta valtamereltä. Siihen verrattuna matala valtameri koki paljon vähäisemmän happamuuden laskun, ja shelly-luontokappaleet viihtyivät siellä edelleen.