Podwojenie ilości CO2 w atmosferze mogłoby spowodować wzrost średniej temperatury na Ziemi z 7 do nawet maksymalnie 14 stopni. Wykazano to w analizie osadów z Oceanu Spokojnego u wybrzeży Kalifornii przeprowadzonej przez naukowców z NIOZ oraz uniwersytetów w Utrechcie i Bristolu. Wyniki opublikowano w tym tygodniu w czasopiśmie Nature Communications. „Stwierdzony przez nas wzrost temperatury jest znacznie większy niż 2,3–4,5 stopnia szacowane dotychczas przez panel klimatyczny ONZ IPCC” – stwierdziła pierwsza autorka, Caitlyn Witkowski.
45-letni rdzeń wiertniczy
Naukowcy wykorzystali 45-letni rdzeń wiertniczy wydobyty z dna Oceanu Spokojnego. „Uświadomiłem sobie, że to jądro jest bardzo atrakcyjne dla badaczy, ponieważ dno oceanu w tym miejscu przez wiele milionów lat było pozbawione tlenu” – powiedział profesor Jaap Sinninghe Damsté, starszy naukowiec w NIOZ i profesor geochemii organicznej na Uniwersytecie w Utrechcie . „W rezultacie materia organiczna nie jest rozkładana przez drobnoustroje tak szybko, a więcej węgla zostaje zachowane” – stwierdził Damsté. Był także promotorem Witkowskiego, którego praca doktorska obejmowała te badania.
Unikalna seria czasowa
„Nigdy wcześniej nie badano CO2 w jednym miejscu w ciągu ostatnich 15 milionów lat” – powiedział Witkowski. Górne tysiąc metrów rdzenia wiertniczego odpowiada ostatnim 18 milionom lat. Z tego zapisu badacze byli w stanie uzyskać informacje dotyczące temperatury wody morskiej w przeszłości oraz dawne poziomy CO2 w atmosferze, stosując nowe podejście.
Temperatura pochodna
Naukowcy obliczyli temperaturę za pomocą metody opracowanej 20 lat temu w NIOZ, zwanej metodą TEX86. „W metodzie tej wykorzystuje się określone substancje obecne w błonie archeonów, odrębnej klasy mikroorganizmów” – wyjaśnia Damsté. „Te archeony optymalizują skład chemiczny swojej błony w zależności od temperatury wody w górnych 200 metrach oceanu. Substancje pochodzące z tej błony można znaleźć w osadach oceanicznych w postaci skamieniałości molekularnych i analizować je do dziś”.
CO2 z chlorofilu i cholesterolu
Naukowcy opracowali nowe podejście do określania wcześniejszej zawartości CO2 w atmosferze na podstawie składu chemicznego dwóch konkretnych substancji powszechnie występujących w algach: chlorofilu i cholesterolu. Jest to pierwsze badanie, w którym wykorzystano cholesterol do ilościowego określenia CO2 i pierwsze badanie, w którym wykorzystano chlorofil w tym okresie. Aby wytworzyć te substancje, glony muszą absorbować CO2 z wody i wiązać go w procesie fotosyntezy.
Damsté: „Bardzo mała część węgla na Ziemi występuje w „ciężkiej formie” – 13°C zamiast zwykłej 12°C. Glony wyraźnie preferują temperaturę 12°C. Jednakże: im niższe stężenie CO2 w wodzie, tym więcej glonów użyj także rzadkiego 13C. Zatem zawartość 13C w tych dwóch substancjach jest miarą zawartości CO2 w wodzie oceanicznej, a to z kolei, zgodnie z prawami rozpuszczalności, koreluje z zawartością CO2 w atmosferze.
Korzystając z tej nowej metody, okazuje się, że stężenie CO2 spadło z około 650 części na milion 15 milionów lat temu do 280 tuż przed rewolucją przemysłową.
Silniejsza relacja
Kiedy naukowcy zestawili ze sobą uzyskane temperatury i poziomy CO2 w atmosferze z ostatnich 15 milionów lat, odkryli silną zależność. Średnia temperatura 15 milionów lat temu wyniosła ponad 18 stopni: o 4 stopnie więcej niż obecnie i mniej więcej na poziomie, który panel klimatyczny ONZ, IPCC, przewiduje na rok 2100 w najbardziej ekstremalnym scenariuszu. „Te badania dają nam zatem wgląd w to, co może przynieść przyszłość, jeśli podejmiemy zbyt mało środków w celu ograniczenia emisji CO2, a także wdrożymy niewiele innowacji technologicznych w celu zrównoważenia emisji” – stwierdził Damsté. „Wyraźne ostrzeżenie płynące z tego badania jest następujące: stężenie CO2 prawdopodobnie będzie miało silniejszy wpływ na temperaturę, niż obecnie rozważamy!”