evenimente climatice antice: maxim termic Paleocen Eocen

maxim termic Paleocen-Eocen (PETM) la 56 de milioane de ani înainte de prezent este, fără îndoială, cel mai bun analog antic al schimbărilor climatice moderne. PETM a implicat mai mult de 5oC de încălzire în 15-20 de mii de ani (de fapt puțin mai lent decât ratele de încălzire din ultimii 50 de ani), alimentate de aportul a peste 2000 de gigatoni (un gigaton este un miliard de tone!) de carbon în atmosferă. PETM a fost asociat cu cel mai mare eveniment de extincție în masă în adâncime din ultimii 93 de milioane de ani și cu o diversificare remarcabilă a vieții în Oceanul de suprafață și pe uscat. Datorită semnificației sale potențiale, geologii s-au străduit să studieze evenimentul și a fost un subiect de mare interes și mai mult decât o mică controversă în ultimii 25 de ani. Din acest motiv, de asemenea, acordăm o atenție considerabilă evenimentului aici.

dovezi pentru încălzirea globală la maximul termic Eocen Paleocen dintr-un nucleu situat în largul coastei Antarcticii.

Faceți clic pentru o descriere text a dovezilor pentru imaginea încălzirii globale.

extincția foraminiferelor bentonice este ilustrată de săgeata roșie. Scăderea valorilor izotopului de oxigen indică încălzirea oceanului de suprafață (valorile izotopului foraminifer planctonic) și a oceanului adânc (valorile izotopului foraminifer bentonic). Scăderea valorilor izotopilor de carbon indică aportul de gaze cu efect de seră de la oricare dintre organice (adică. biologice) sau rezervoare vulcanice. În timpul 170K ani nivelurile c ghimpat, a scăzut, dar nu la nivelul anterior, o ghimpat și a scăzut înapoi.

Credit: Kennett & Stott (1991). Folosit cu permisiune.

dovezile pentru încălzire provin dintr-o varietate de surse, dintre care cele mai convingătoare sunt izotopii de oxigen ai foramurilor planctonice și bentonice din miezurile de adâncime. Aceste date sugerează încălzirea semnificativă a 6-8o C a apelor de suprafață oceanice la o serie de latitudini, precum și a apelor adânci. Nu trebuie să intrăm în detalii aici, dar acest lucru se transformă în 4-5 oC din temperatura medie a Pământului, ceea ce este destul de semnificativ. Pentru comparație, încălzirea globală de la revoluția industrială este de aproximativ 1,2 oC. Astăzi, încălzirea este rezultatul activităților umane, dar numai primatele foarte primitive erau în jur în momentul PETM și nu conduceau mașini (!), deci ce a cauzat încălzirea atunci?

corespunzător deplasării izotopilor de oxigen este o schimbare mare și negativă de 4 până la 5 pe mil în izotopii de carbon care este utilizată pentru a defini amploarea geologică a evenimentului. Excursia izotopilor a fost identificată în sedimentele depuse în ocean și în cele stabilite în medii terestre, cum ar fi lacurile și râurile. Se numește vârf de aur, deoarece poate fi corelat în întreaga lume și marchează un orizont de timp precis, de fapt, excursia este acum definiția formală a graniței dintre epocile Paleocenului și Eocenului. Mai mult, excursia în sedimentele terestre ne permite să corelăm schimbările care au avut loc pe uscat în timpul PETM cu cele care au avut loc în ocean. Mai jos este cum arată PETM în bazinul Big Horn din Wyoming.

fotografie a PETM în bazinul Big Horn, Wyoming. Aceste roci au fost depuse de râuri și pe câmpiile inundabile. Acestea conțin o înregistrare fosilă uimitoare, inclusiv primate și frunze timpurii.

Credit: Peter Wilf. Folosit cu permisiune.

conținutul de CO2 din atmosferă a crescut de 3-4 ori în timpul PETM. Indiferent dacă provine din mașini, fabrici sau din surse non-umane, CO2 este un gaz cu efect de seră și provoacă încălzirea atmosferei. În consecință, temperaturile oceanelor de suprafață la vârful evenimentului au fost extrem de calde, în special în latitudinile mari. În largul coastei Antarcticii, o locație astăzi aproape de îngheț, oceanele erau de aproximativ 20oC (68 de) la vârful PETM! Imaginați-vă sărind în ocean din Antarctica astăzi! Temperaturile oceanelor tropicale au fost foarte calde. O lucrare recentă indică faptul că temperaturile de pe coasta Africii de Vest au fost 36 O C, care este 97 de! Acum am fost de înot în Miami, în luna August și se simte ca o cadă de baie la 88 de, dar 97 de este practic de nelocuit! PETM a fost, de asemenea, asociat cu schimbări majore în proprietățile oceanului adânc. Spre deosebire de astăzi, când apele adânci ale oceanului sunt caracterizate de temperaturi apropiate de îngheț, apele adânci PETM au fost de 10-15o C. Acest lucru poate să nu pară că este cald, dar nu există nici o îndoială că este cauzată o schimbare fundamentală a modului în care circulația în ocean a funcționat. Nivelul mării a fost destul de mare în timpul PETM, iar continentele erau în poziții diferite, așa cum se arată pe harta de mai jos.

harta care arată distribuția continentelor în jurul Oceanului Atlantic în timpul PETM. Harta arată că nivelul mării a fost mai mare.

Credit: Chris Scotese. Folosit cu permisiune.

probabil, cauza acestor ape adânci calde a fost că provin din locații diferite ale oceanului de suprafață decât o fac astăzi (vezi Modulul 6 pentru mai multe detalii despre sursele apelor adânci moderne), combinate cu încălzirea care a avut loc în Oceanul de suprafață. Deoarece apele mai calde dețin mai puțin oxigen decât apele reci, apele adânci PETM din multe locații au fost probabil apropiate de o afecțiune cunoscută sub numele de hipoxie (vom afla mai multe despre acest lucru în modulul 6). Cuvântul hipoxie nu sună prea dureros, dar imaginați-vă pentru un minut că sunteți un pește și că aveți nevoie de oxigen pentru respirație. Hipoxia ar fi fost cu adevărat îngrozitoare pentru o astfel de creatură! În cele din urmă, intrarea atât de mult CO2 în ocean a făcut ca apele Oceanului să devină mai acide și a dus la o afecțiune cunoscută sub numele de acidificarea oceanului (îmi pare rău că continui să sari înainte, dar vom afla multe despre acest lucru în Modulul 7!). Acidificarea oceanului adânc în timpul PETM este bine acceptată și se observă prin dizolvarea completă a tuturor cojilor de CaCO3 care au plouat pe fundul mării. Pentru creaturile care necesită o coajă pentru protecția împotriva prădătorilor și pentru a proteja părțile celulare moi de Oceanul dur, acidificarea ar fi fost dezastruoasă. Prin comparație, Oceanul superficial a cunoscut o scădere mult mai minoră a acidității sale, iar creaturile shelly au continuat să prospere acolo.