Toto je druhá z päťdielnej série, ktorú napísali odborníci uvedení v novej Smithsonianskej novej sále fosílnych palív - výstava Deep Time 8. júna v Národnom prírodovednom múzeu. Celú sériu nájdete na našej špeciálnej správe Deep Time
Pred stovkami miliónov rokov zasiahli kontinenty Zeme obrovské pobrežia od pobrežia k pobrežiu. Iba vrcholy planétových hôr stáli nad ľadom, keď ľadovce padali na zem a drvili ich cestu cez podložie, pomaly meandrovali smerom k zasneženým pláňam. Tam, kde sa ľadovce stretli s oceánmi, sa z ľadovcov otelili obrovské ľadové bloky a skaly a spadli do mora. Život, väčšinou riasy, cyanobaktérie a iné baktérie, nejako pretrvával v malých vreckách morskej vody bez ľadu. Podobne ako ľadová planéta vo vzdialenej slnečnej sústave bola Zem počas svojich formatívnych rokov, juvenilná fáza známa ako Zem „Snehová guľa“, oveľa iné miesto ako dnešná prevažne modrá planéta.
Dramatické posuny v zemskej klíme sú už dlho fascinovanými geovedcami. Geovedci študujú obdobia, keď sa Zem zásadne líšila od dnešných dní, aby sa dozvedela o miere a načasovaní zmeny klímy. Je zrejmé, že mystika planéty takmer úplne pokrytá ľadom je pre nás dnes taká rozoznateľná. Neprestajná nejednoznačnosť poznania iba časti príbehu Zeme - príbehu, ktorého atrament mizne s časom, pretože pôvodné geologické vrstvy sa recyklujú na nové, vytvára konštantný cyklus nového objavovania, pretože dôkazy sa iteratívne spájajú.
Jadrom rozlúštenia tajomstva histórie našej planéty je otázka: Ako funguje Zem? Fosílne záznamy poukazujú na obojsmerné interakcie medzi životom a zemskými systémami. Tieto interakcie sa riadia uhlíkovým cyklom, jemným strojom v planétovej mierke, ktorý určuje klímu Zeme. Aby sme pochopili, ako funguje zemský uhlíkový cyklus, je oceniť vplyv človeka, ktorý naň v súčasnosti pôsobí: Napriek nejednoznačnosti minulosti je naša súčasná trajektória jednoznačne istá.
Naposledy sa vyskytla snehová guľa pred 640 miliónmi rokov, počas obdobia známeho ako kryogénsky. V tom čase sa zložitý život ešte nevyvinul, takže je ťažké vedieť, aká časť života zahynula pod nehostinným ľadom. Po asi desiatich miliónoch rokoch sa ľad začal ustupovať a oceánom poskytoval dostatok výživných látok na celý život. Tento postglaciálny oceánsky bufet sa zhoduje s prvým fosílnym nálezom pre huby, a tak mohol podporovať vznik prvých zvierat. Vedci si na základe niekoľkých zostávajúcich vrstiev starodávneho morského dna myslia, že planéta bola takmer úplne zamrznutá, nielen raz, ale viackrát v prvých rokoch.
Naopak, iné obdobia dejín Zeme boli mimoriadne teplé. Pred 50 miliónmi rokov počas Eocénu okupovali svieže búrlivé cypřiše a svitavé sekvoje to, čo je dnes arktickým kruhom, a prvé fosílne zvieratá, ktoré by sme rozpoznali ako cicavce, sa objavili v fosílnych záznamoch. Obdobia ako je Eocén sa často označujú ako „skleníková“ Zem, pretože je známe, že sa časovo zhodujú s vysokými hladinami oxidu uhličitého v atmosfére.
Podobne ako Goldilocks hľadajúci ovsenú kašu, ktorá je práve tou správnou teplotou, aj Zemská klíma opakovane odoberala vzorky z extrémov.
Aj keď predstava o prechode medzi planétami pokrytými ľadom alebo zamorenými močiarmi môže znieť hrozne, k takým veľkým zmenám klímy došlo v priebehu desiatok miliónov rokov, čo dáva životu dostatok času na vývoj nových stratégií na úspech. Tieto pomalé prechody z podnebia na skleníky do ľadovcov sú výsledkom jemných zmien geologického uhlíkového cyklu Zeme.
Počas celej zemskej histórie sopky nepretržite odvádzali uhlík uložený hlboko do zemského vnútra ako reakciu na posun tektonických platní. Oxid uhličitý (CO2) z radu sopečných sopiek zaplavuje atmosféru, kde sa rozpustí v dažďovej vode a padá späť na Zem. Keď táto dažďová voda presakuje pôdou, rozpúšťa horninu a na ceste zachytáva vápnik. Riečne systémy potom dodávajú vápnik a CO2 do oceánu, a keď sa uhličitan vápenatý alebo vápenec zráža, často vďaka kalcifikujúcim organizmom, ako sú koraly a mäkkýše, je CO2 nakoniec zablokovaný.
V niektorých ohľadoch je uhlíkový cyklus trochu podobný ako vyhrievanie domu zlomeným termostatom: Keď pec vytláča príliš veľa tepla alebo CO2, môžu sa otvoriť okná na ochladenie domu. Pokiaľ ide o uhlíkový cyklus, zvýšenie aktivity sopiek zahrieva planétu, čo je vyvážené zvýšením zvetrávania hornín v pôdach, presunu väčšieho množstva vápnika a CO2 do oceánov za vzniku vápenca a vytvorenia negatívnej spätnej väzby, ktorá udržuje stabilné úrovne CO2 v atmosfére. a v konečnom dôsledku teplota planéty pod kontrolou. Táto remorkéra medzi pecou alebo globálnymi emisiami CO2 a oknami alebo zvetrávaním hornín značne určuje stav zemskej klímy. Je ľahké vidieť sopky ako krutých činiteľov v tomto klimatickom remorkéri; bezcitné a nereagujúce zvetrávanie hornín v pôde však môže byť rovnako darebné.
Para a iné plyny, ako napríklad oxid uhličitý, vytekajú zo zeme v blízkosti sopky na Islande. Napriek tomu, že rastliny prijímajú oxid uhličitý, viac ako milión rokov sa väčšina tohto uhlíka vracia do atmosféry, takže sopky pôsobili v celej histórii Zeme ako čistý zdroj atmosférického oxidu uhličitého. (Kate Maher) Zázračné je, že planéty sú väčšinou dosť dobre zbalené pri otváraní a zatváraní okien, ak majú dostatok času. Životnosť molekuly uhlíka v systéme oceánskej atmosféry je v priemere približne 300 000 rokov, a preto je v miliónoch rokov vyvážená Zem väčšinou otvorenými oknami.
Klimatické katastrofy sa napriek tomu v histórii Zeme vyskytli mnohokrát, často sa časovo zhodovali s veľkými hromadnými vyhynutiami. Odhalenie vinníka za tieto katastrofické udalosti je ťažké. Príležitostne sa nadmerné sopečné emisie podozrivo zhodujú s veľkými výkyvmi v uhlíkovom cykle.
Na konci Permu, pred 251 miliónmi rokov, sibírske pasce vybuchli na uhoľné dná dnešnej Sibíri a uvoľnili toľko uhlíka, že globálne otepľovanie a acidifikácia oceánov určite zohrávali úlohu v najväčšom vyhynutí morí. Na konci Permského masového vyhynutia zaniklo 90 percent morských druhov a potom sa v priebehu miliónov rokov pomaly obnovila uhlíková rovnováha a obnovil sa život. Život vyzeral inak ako predtým, s prvým výskytom ichtyosaurov a skleraktínskych koralov.
Výstava „Fosílna sála - Deep Time“ spoločnosti Smithsonian sa otvára 8. júna 2019. (Smithsonian.com) Je lákavé vnímať príbeh Zeme ako jeden z katastrofických otrasov, po ktorom nasleduje vytvorenie nových a komplexnejších foriem života. Je to pravda, ale možno je zázračnejším príbehom to, že dvom zdanlivo rôznorodým aktérom, sopkám emitujúcim CO2 a kontinuu zemina-rieka-oceán, ktoré vracia CO2 do vnútra Zeme, sa podarilo udržať klímu Zeme prevažne obývateľnú miliardy rokov. Odhady fosílnych pôd a rastlín, ako aj morských nálezísk naznačujú, že úrovne CO2 v atmosfére boli počas posledných 600 miliónov rokov väčšinou päťkrát v porovnaní s predpriemyselnou úrovňou.
Na porovnanie, najpesimistickejší scenár navrhnutý Medzivládnym panelom pre zmenu podnebia (IPCC) naznačuje, že úrovne atmosférického CO2 by sa mohli do roku 2100 priblížiť 3, 5 až 5-násobkom predindustriálnych hodnôt, čo je hladina, ktorá sa nevyskytla od skončenia Permského masového vyhynutia. Aby sme to uviedli do perspektívy, ľudia teraz emitujú CO2 rýchlosťou, ktorá je asi 68-násobkom rýchlosti, ktorú je možné vrátiť cez oceány na pevnú Zem. V súčasnosti nie je známy spôsob, ako zvýšiť prenos uhlíka v pôde a riekach o viac ako niekoľko percent, takže odstránenie prebytočného CO2 zo systému morskej atmosféry bude trvať tisíce rokov. Okrem toho v dôsledku zmien vo využívaní pôdy a rastu populácie pomaly skratujeme pôdy, rieky a ekosystémy, ktoré spoločne pracujú na prenose CO2 z atmosféry do oceánov a prípadne do vápenca.
Je ľahké pozerať sa na obrovské modré oceány, svieže zelené lesy, jemné púšte a zasnežené vrcholy cez šošovku histórie Zeme a dospieť k záveru, že Zem sa o seba postará. Realita je taká, že Zem nikdy nevidela geologického agenta tak rýchlo a vytrvalo ako ľudia. Hoci Zem dnes vyzerá oveľa inak, ako tomu bolo v minulosti, poučenia z histórie Zeme stále platia: Teplo zvyšujeme oveľa rýchlejšie, ako môže Zem otvárať okná.
