Medzi vedeckou komunitou, vládami, humanitárnymi organizáciami a dokonca aj vojenskými plánovačmi sa zmena klímy považuje za jednu z najväčších hrozieb, ktorej dnes ľudstvo čelí. Medzi zvýšením hladomoru, chorobami, záplavami, vysídlením, extrémnym počasím a chaosom, ktoré sú výsledkom, je zrejmé, že spôsob, akým spôsobujeme, že sa naša planéta otepľuje, má vážne následky.
Existuje však niekoľko scenárov, v ktorých by škody, ktoré sa teraz spôsobia, mohli viesť k úteku, čo by viedlo k hromadnému vyhynutiu. Túto možnosť ilustrovala nedávna štúdia, ktorú uskutočnil profesor MIT Daniel Rothman za podpory NASA a Národnej vedeckej nadácie (NSF). Podľa Rothmana sme v rozpore s „uhlíkovým prahom“, ktorý by mohol viesť k úteku s oceánmi Zeme.
Rothman, profesor geofyziky a spoluriaditeľ Lorenzovho centra na Katedre Zeme, Atmosférické a planetárne vedy MIT, strávil posledných pár rokov varovaním pred kritickým prahom, ktorému čelíme. V roku 2017 publikoval príspevok v Pokroky vo vede ktoré varovali, ako môžu Zemské oceány do roku 2100 zadržať dostatok oxidu uhličitého na spustenie hromadného vyhynutia.
Od tej doby Rothman túto predikciu zdokonaľoval štúdiom spôsobu, akým uhlíkový cyklus reaguje, keď sa posunie za kritický prah. Vo svojom novom článku, ktorý sa objavil v Zborník Národnej akadémie viedRothman použil jednoduchý matematický model, ktorý vyvinul, aby predstavoval uhlíkový cyklus v hornom oceáne Zeme a ako by sa mohol správať pri prekročení tejto prahovej hodnoty.
Tento cyklus spočíva v tom, že sa uhlík uvoľňuje do zemskej atmosféry (prevažne sopečnou aktivitou) a ukladá sa do zemského plášťa vo forme uhličitanových minerálov. Naše oceány slúžia aj ako „uhlíkový výlev“, ktorý odstraňuje atmosférický uhlík zo vzduchu a premieňa ho na kyselinu uhličitú. Tento cyklus udržoval teploty planéty a úroveň kyslosti oceánu v priebehu času stabilné.
Ak sa oxid uhličitý z atmosféry rozpustí v morskej vode, má to tiež účinok na zníženie koncentrácií uhličitanových iónov v oceáne. Keď klesnú pod určitú hranicu, mušle vyrobené z uhličitanu vápenatého sa začnú rozpúšťať a organizmy, ktoré sú na nich závislé, majú ťažšie prežívanie.
To je škodlivé z dvoch dôvodov. Na jednej strane to znamená, že dôležitá časť životného cyklu morí by začala vymrieť. Na druhej strane škrupiny hrajú dôležitú úlohu pri odstraňovaní oxidu uhličitého z horného oceánu. K tomu dochádza v dôsledku toho, že sa organizmy spoliehajú na svoje škrupiny, aby im pomohli klesnúť k dnu oceánu a prenášať s nimi detritálny organický uhlík.
Preto zvýšenie atmosférického oxidu uhličitého (a výsledné okyslenie oceánu) bude znamenať menej teliesok a menej oxidu uhličitého. Ako Rothman vysvetlil v nedávnom rozhovore pre MIT News:
„Je to pozitívna spätná väzba. Viac oxidu uhličitého vedie k väčšiemu množstvu oxidu uhličitého. Otázka z matematického hľadiska je, či je takáto spätná väzba dostatočná na to, aby bol systém nestabilný? “
Tento proces sa stal mnohokrát v priebehu dejín Zeme. Ako naznačil Rothman vo svojej štúdii, dôkazy odvodené zo štúdie sedimentárnych vrstiev ukazujú, že zásoby uhlíka v oceánoch sa za posledných 540 miliónov rokov rýchlo (a potom regenerovali) mnohokrát zmenili. Najdramatickejšie z nich sa odohrali v rovnakom čase ako štyri z piatich veľkých masových vyhynutí v histórii Zeme.
V každom z týchto prípadov Rothman dospel k záveru, že zvýšenie oxidu uhličitého (či už postupného alebo náhleho) sa nakoniec posunulo za hranicu, čo má za následok únikový kaskádový efekt zahŕňajúci chemické spätné väzby. To viedlo k extrémnemu okysleniu oceánu a zosilneniu účinkov pôvodného spúšťača.
Navyše, pri zhruba polovici porúch v Rothmanovom modeli bola miera, pri ktorej sa uhlík zvýšil, v podstate rovnaká, keď boli uvedené do pohybu. Kým spúšťače v minulosti boli s najväčšou pravdepodobnosťou spôsobené zvýšenou sopečnou aktivitou alebo inými prírodnými udalosťami, vyskytli sa v priebehu desiatok tisíc rokov. Ľudstvo dnes čerpá CO2 do atmosféry rýchlosťou, ktorú predtým geologický záznam neslýchal.
To bol jeden z hlavných zistení Rothmanovej štúdie, ktorá ukázala, že miera, akou CO2 Zavádza sa hlavná úloha pri vyraďovaní systému z rany. Zatiaľ čo skromné poruchy v uhlíkovom cykle by sa časom vyrovnávali a neovplyvňovali celkovú oceánsku stabilitu, rýchle zavedenie CO2 by viedlo k kaskáde pozitívnych spätných väzieb, ktoré zväčšujú problém.
Dnes Rothman tvrdí, že sme „na prahu vzrušenia“, a ak k tomu dôjde, výsledná spätná väzba a účinky budú pravdepodobne podobné minulým globálnym katastrofám. "Keď prekročíme prah, na tom nezáleží, ako sa tam dostaneme," uviedol. "Keď sa nad tým dostanete, máte čo do činenia s tým, ako Zem funguje, a ide to vlastnou cestou."
Na druhej strane, jeho štúdia tiež ukázala, že zemské oceány (založené na súčasných úrovniach acidifikácie) sa nakoniec vrátia do rovnováhy, ale až po desiatkach tisíc rokov. Tento model je v súlade s geologickým záznamom, konkrétne s najmenej tromi hromadnými vyhynutiami, o ktorých sa predpokladá, že súvisia s trvalým masívnym vulkanizmom.
Inými slovami, ak by emisie antropogénneho uhlíka prekročili prahovú hodnotu a pokračovali za ňou, mohli by byť následky rovnako závažné ako v prípade predchádzajúcich hromadných vyhynutí. "Je ťažké vedieť, ako to skončí vzhľadom na to, čo sa dnes deje," uviedol Rothman. „Ale pravdepodobne sme blízko kritického limitu. Akýkoľvek bodec by dosiahol svoje maximum po asi 10 000 rokoch. Dúfajme, že by nám to poskytlo čas na nájdenie riešenia. “
Už vedecká komunita uznáva tento antropogénny CO2 emisie majú vplyv na životné prostredie Zeme - účinok, ktorý je možné pociťovať po tisícročia. Táto štúdia však naznačuje, že tieto dôsledky by mohli byť omnoho dramatickejšie, ako sa pôvodne očakávalo, a mohli by byť nezvratné po určitom bode. Ak nič iné, Rothmanova štúdia zdôrazňuje potrebu riešení, ktoré sa majú implementovať teraz, zatiaľ čo ešte existuje čas.
