Oamenii de știință de la MIT confirmă că Pământul găzduiește un mecanism de „feedback de stabilizare” care acționează pe parcursul a sute de mii de ani menținând temperaturile globale într-un interval constant și locuibil.
Ei spun că un „feedback stabilizator” intervine la intervale de timp de 100.000 de ani şi ține sub control temperaturile globale.
De la erupţiile globale la erele glaciare care răcesc planeta și la schimbări dramatice ale radiației solare, clima Pământului a suferit câteva schimbări majore şi totuși, în ultimii 3,7 miliarde de ani, viața a continuat să existe.
Studiul a fost publicat pe 16 noiembrie în revista Science Advances.
Cum realizează Pământul acest lucru? Unul dintre mecanisme este probabil „degradarea silicatică” un proces geologic prin care intemperii lente și constante ale rocilor de silicat implică reacții chimice care în cele din urmă atrag dioxidul de carbon din atmosferă în sedimentele oceanice, prinzând gazul în roci.
Cercetătorii au bănuit de multă vreme că meteorizarea silicaților joacă un rol major în reglarea ciclului carbonului al Pământului. Mecanismul de meteorizare a silicaților ar putea oferi o forță constantă din punct de vedere geologic în menținerea sub control a dioxidului de carbon și a temperaturilor globale. Dar până acum, nu au existat niciodată dovezi directe pentru funcționarea continuă a unui astfel de feedback.
Noile descoperiri se bazează pe un studiu al datelor paleoclimatice care înregistrează modificări ale temperaturilor medii globale în ultimii 66 de milioane de ani. Echipa MIT a aplicat o analiză matematică pentru a vedea dacă datele au dezvăluit vreun tipar caracteristic fenomenelor de stabilizare care au controlat temperaturile globale pe o scară de timp geologică.
Ei au descoperit că, într-adevăr, pare să existe un model consistent în care variațiile de temperatură ale Pământului sunt atenuate pe perioade de timp de sute de mii de ani. Durata acestui efect este similară cu intervalele de timp ȋn care se preconizează că vor acționa intemperiile cu silicați.
Rezultatele sunt primele care utilizează date reale pentru a confirma existența unui „feedback stabilizator”, al cărui mecanism este probabil meteorizarea cu silicați. Modul în care Pământul a rămas locuibil ȋn evenimentele climatice dramatice din trecutul geologic poate fi explicat prin acest „feedback stabilizator”.
„Pe de o parte, este bine pentru că știm că încălzirea globală de astăzi va fi în cele din urmă anulată prin acest feedback stabilizator”, spune Constantin Arnscheidt, student absolvent la Departamentul de Științe ale Pământului, Atmosferice și Planetare (EAPS) al MIT.
„Dar pe de altă parte, va dura sute de mii de ani să se întâmple, așa că nu este suficient de rapid pentru a ne rezolva problemele actuale.” a adaugat el.
Oamenii de știință au văzut anterior indicii ale unui efect de stabilizare a climei în ciclul carbonului Pământului, analizele chimice ale rocilor antice arătând că fluxul de carbon în și din mediul de suprafață a Pământului a rămas relativ echilibrat, chiar și prin schimbări dramatice ale temperaturii globale. În plus, modelele de intemperii cu silicați prevăd că procesul ar trebui să aibă un efect stabilizator asupra climei globale.
„Avem o planetă a cărei climă a fost supusă unor schimbări externe dramatice. De ce a supraviețuit viața în tot acest timp? Un argument este că avem nevoie de un fel de mecanism de stabilizare pentru a menține temperaturile potrivite pentru viață”, spune Arnscheidt.
„Dar nu s-a demonstrat niciodată din date că un astfel de mecanism a controlat în mod constant clima Pământului.” precizează el.
Arnscheidt și Rothman co-autori ai studiului au căutat să confirme dacă un „feedback stabilizator” a existat într-adevăr, analizând datele privind fluctuațiile globale ale temperaturii de-a lungul istoriei geologice. Ei au lucrat cu o serie de înregistrări ale temperaturii globale compilate de alți oameni de știință, din compoziția chimică a fosilelor și cochiliilor marine antice, precum și a nucleelor de gheață conservate din Antarctica.
„Acest studiu este posibil doar pentru că au existat progrese mari în îmbunătățirea rezoluției acestor înregistrări de temperatură la adâncime”, notează Arnscheidt.
„Acum avem date care se întorc cu 66 de milioane de ani ȋn urmă, cu puncte de date la cel mult câteva mii de ani distanță.” mai spune el.
Echipa a aplicat teoria matematică a ecuațiilor diferențiale stocastice, care este folosită în mod obișnuit pentru a dezvălui modele în seturi de date cu fluctuații mari.
„Ne-am dat seama că această teorie face predicții pentru cum te-ai aștepta să arate istoria temperaturii Pământului dacă ar fi existat feedback-uri care acționează pe anumite intervale de timp”, explică Arnscheidt.
Folosind această abordare, echipa a analizat istoria temperaturilor medii globale în ultimii 66 de milioane de ani, luând în considerare întreaga perioadă pe diferite intervale de timp, cum ar fi zeci de mii de ani față de sute de mii, pentru a vedea dacă au apărut modele de „feedback stabilizator”.
„Într-o oarecare măsură, este ca și cum mașina ta merge cu viteză pe stradă, iar când apeşi frâna, aluneci mult timp înainte să te oprești”, spune Rothman.
„Există o scală de timp la care se activează rezistența la frecare sau un feedback stabilizator, atunci când sistemul revine la o stare de echilibru.”a adăugat el.
Fără a stabiliza feedback-urile, fluctuațiile temperaturii globale ar trebui să crească odată cu intervalul de timp, dar analiza echipei a relevat un regim în care fluctuațiile nu au crescut, ceea ce sugerează că un mecanism de stabilizare a existat în climă înainte ca fluctuațiile să devină prea extreme.
Perioada de timp pentru acest efect de stabilizare – sute de mii de ani – coincide cu ceea ce oamenii de știință prezic pentru intemperiile cu silicați.
În mod interesant, Arnscheidt și Rothman au descoperit că pe perioade de timp mai lungi, datele nu au scos la iveală nici un „feedback de stabilizare”, adică, nu pare să existe nicio scădere recurentă a temperaturilor globale pe perioade de timp mai mari de un milion de ani.
Atunci, pe aceste intervale de timp mai lungi, ce a ținut sub control temperaturile globale?
„Există ideea că șansa poate să fi jucat un rol major în a determina de ce, după mai bine de 3 miliarde de ani, viața încă mai există”, spune Rothman.
Cu alte cuvinte, pe măsură ce temperaturile Pământului fluctuează pe perioade mai lungi, aceste fluctuații s-ar putea întâmpla să fie suficient de mici în sens geologic, pentru a fi într-un interval în care un „feedback stabilizator”, cum ar fi intemperiile cu silicați, ar putea menține periodic clima sub control.
„Există două tabere: unii spun că șansa aleatorie este o explicație suficient de bună, iar alții spun că trebuie să existe un feedback stabilizator”, spune Arnscheidt.
„Putem arăta, direct din date, că răspunsul este probabil undeva la mijloc. Cu alte cuvinte, a existat o anumită stabilizare, dar norocul pur probabil a jucat, de asemenea, un rol în menținerea Pământului în mod continuu locuibil.”mai spune el.
Articol de Răzvan Lupu
