ősi éghajlati események: paleocén eocén termikus Maximum

a paleocén-eocén termikus Maximum (PETM) a jelen előtt 56 millió évvel vitathatatlanul a modern éghajlatváltozás legjobb ősi analógja. A PETM több mint 5oC felmelegedést érintett 15-20 ezer év alatt (valójában egy kicsit lassabb, mint az elmúlt 50 év felmelegedésének üteme), amelyet több mint 2000 gigaton bemenet táplál (egy gigaton milliárd tonna!) szén kerül a légkörbe. A PETM-et az elmúlt 93 millió év legnagyobb mélytengeri tömeges kihalási eseményével, valamint az élet figyelemre méltó diverzifikációjával társították a felszíni óceánokban és a szárazföldön. Potenciális jelentősége miatt a geológusok özönlöttek az esemény tanulmányozására, és ez volt a nagy érdeklődés és több mint egy kis vita témája az elmúlt 25 évben. Ezért is nagy figyelmet fordítunk az eseményre.

bizonyíték a globális felmelegedésre a paleocén eocén termikus maximumán az Antarktisz partjainál található magból.

kattintson a globális felmelegedés bizonyítékainak szöveges leírásához.

a bentikus foraminifera kihalást a piros nyíl szemlélteti. A csökkenő oxigén izotópértékek a felszíni óceán (planktonikus foraminiferális izotópértékek) és a mély óceán (bentikus foraminiferális izotópértékek) felmelegedését jelzik. A csökkenő szénizotópértékek jelzik az üvegházhatású gázok bevitelét akár szerves anyagból (pl. biológiai) vagy vulkáni tározók. 170 ezer év alatt a C szintek emelkedtek, csökkentek, de nem az előző szintre, O tüskék és visszaestek.

jóváírás: ons Kennett& Stott (1991). Engedéllyel használják.

a felmelegedés bizonyítékai különböző forrásokból származnak, amelyek közül a legmeggyőzőbb a mélytengeri magokban található planktonikus és bentikus foramok oxigén izotópjai. Ezek az adatok az óceán felszíni vizeinek 6-8o C-os jelentős felmelegedésére utalnak, valamint a mély vizek. Nem kell belemennünk a részletekbe, de ez átalakul a Föld átlagos hőmérsékletének 4-5 oC-jára, ami elég jelentős. Összehasonlításképpen, az ipari forradalom óta a globális felmelegedés körülbelül 1,2 oC. Ma a felmelegedés az emberi tevékenység eredménye, de csak nagyon primitív főemlősök voltak a PETM idején, és nem vezettek autót (!) , akkor mi okozta a felmelegedést?

az oxigénizotóp eltolódásnak megfelelő nagy és negatív 4-5 per mil változás a szénizotópokban, amelyet az esemény geológiai kiterjedésének meghatározására használnak. Az izotópos kirándulást az óceánban lerakódott üledékekben és a szárazföldi környezetben, például tavakban és folyókban lerakódott üledékekben azonosították. Arany tüskének hívják, mert az egész világon korrelálható, és pontos időhorizontot jelöl, sőt, a kirándulás ma már a paleocén és az eocén korszak közötti határ formális meghatározása. Sőt, a szárazföldi üledékekben való kirándulás lehetővé teszi számunkra, hogy korreláljuk a PETM során a szárazföldön bekövetkezett változásokat az óceánban bekövetkezett változásokkal. Az alábbiakban bemutatjuk, hogyan néz ki a PETM a wyomingi Big Horn-medencében.

fénykép a PETM-ről a Big Horn-medencében, Wyomingban. Ezeket a sziklákat folyók és árterek rakták le. Csodálatos fosszilis rekordokat tartalmaznak, beleértve a korai főemlősöket és a leveleket.

hitel: ons Peter Wilf. Engedéllyel használják.

a légkörben a CO2-tartalom 3-4-szeresére nőtt a PETM során. Függetlenül attól, hogy autókból, gyárakból vagy nem emberi forrásokból származik, a CO2 üvegházhatású gáz, és felmelegíti a légkört. Ennek következtében az óceán felszíni hőmérséklete az esemény csúcsán rendkívül meleg volt, különösen a magas szélességeken. Az Antarktisz partjainál, amely ma közel áll a fagyáshoz, az óceánok körülbelül 20oC (68 oF) voltak a PETM csúcsán! Képzelje el, hogy ma beugrik az óceánba az Antarktiszról! A trópusi óceán hőmérséklete nagyon forró volt. Egy nemrégiben készült cikk azt jelzi, hogy Nyugat-Afrika partjainál a hőmérséklet volt 36 o C ami 97 nak, – nek! Most augusztusban úsztam Miamiban, és olyan érzés, mint egy fürdőkád 88 nak, – nek, de 97 gyakorlatilag lakhatatlan! A PETM-et a mély óceán tulajdonságainak jelentős változásaival is társították. A mai naptól eltérően, amikor a mély óceáni vizeket a fagyhoz közeli hőmérséklet jellemzi, a PETM mély vizei voltak 10-15o C. Ez nem tűnik olyan melegnek, de kétségtelen, hogy ez alapvető változást okoz az óceán keringésének működésében. A tenger szintje a PETM alatt egy kicsit magasabb volt, és a kontinensek különböző helyzetben voltak, amint az az alábbi térképen látható.

térkép, amely a kontinensek eloszlását mutatja az Atlanti-óceán körül a PETM alatt. A térkép azt mutatja, hogy a tengerszint magasabb volt.

hitel: ons Chris Scotese. Engedéllyel használják.

valószínű, hogy ezeknek a meleg mélyvizeknek az oka az volt, hogy különböző felszíni óceáni helyekről érkeztek, mint ma (lásd a 6.modult a modern mélyvizek forrásairól), kombinálva a felszíni óceánban bekövetkezett felmelegedéssel. Mivel a melegebb vizek kevesebb oxigént tartalmaznak, mint a hideg vizek, a PETM mély vizei sok helyen valószínűleg közel álltak a hipoxia néven ismert állapothoz (erről többet megtudunk a 6.modulban). A hipoxia szó nem hangzik túl szomorúan, de képzelje el egy percre, hogy hal vagy, és oxigénre van szüksége a légzéshez. A hipoxia valóban szörnyű lett volna egy ilyen lény számára! Végül, a bemenet annyi CO2 az óceánba okozott óceán vizei egyre savasabb, és vezetett a feltétel ismert óceán savasodása (sajnálom, hogy folyamatosan ugrás előre, de fogunk tanulni sokkal többet erről a modul 7!). A mély óceán savasodása a PETM alatt jól elfogadott, és megfigyelhető a tengerfenékre eső Összes CaCO3 kagyló teljes feloldódásával. Azoknak a lényeknek, amelyeknek héjra van szükségük a ragadozók elleni védelemhez, és hogy megvédjék a lágy sejtrészeket a zord óceántól, a savasodás katasztrofális lett volna. Összehasonlításképpen, a sekély óceán savasságának sokkal kisebb csökkenését tapasztalta, és a shelly lények továbbra is virágoztak ott.