Αυτή είναι η δεύτερη σε μια σειρά πέντε τμημάτων που γράφτηκε από ειδικούς που εμφανίζονται στη νέα έκθεση Smithsonian's Hall of Fossils-Deep Time που άνοιξε στις 8 Ιουνίου στο Εθνικό Μουσείο Φυσικής Ιστορίας. Η πλήρης σειρά μπορεί να βρεθεί με την επίσκεψή μας στην Ειδική Έκθεση Deep Time
Πριν από εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια, οι μαζικοί πάγοι κάλυπταν τις ηπείρους της γης από την ακτή στην ακτή. Μόνο οι κορυφές των βουνών του πλανήτη βρισκόταν πάνω από τον πάγο καθώς οι παγετώνες γκρεμίσανε και έσπασαν το δρόμο τους μέσα από το βράχο και στρίφωναν αργά προς τις χιονισμένες πεδιάδες. Όταν οι παγετώνες συνάντησαν τους ωκεανούς, τεράστιες δέσμες πάγου και βράχου γιορτάστηκαν από τους παγετώνες και έπεσαν στη θάλασσα. Η ζωή, ως επί το πλείστον φύκη, κυανοβακτήρια και άλλα βακτήρια, συνέχισε κάπως στις μικρές τσέπες χωρίς πάγο του ωκεάνιου νερού. Όπως ένας παγωμένος πλανήτης σε ένα απομακρυσμένο ηλιακό σύστημα, η Γη κατά τη διάρκεια των σχηματικών χρόνων της, μια νεανική φάση γνωστή ως η "Χιονάδα" Γη, ήταν ένα πολύ διαφορετικό μέρος από τον πιο πλατύ πλανήτη σήμερα.
Οι δραματικές αλλαγές στο κλίμα της Γης έχουν από καιρό συναρπάσει γεωεπιστήμονες. Οι γεωεπιστήμονες μελετούν τις περιόδους κατά τις οποίες η Γη ήταν ουσιαστικά διαφορετική από σήμερα για να μάθει για το ρυθμό και το χρονοδιάγραμμα της κλιματικής αλλαγής. Η μυστηριότητα ενός πλανήτη που καλύπτεται σχεδόν εξ ολοκλήρου από πάγο, που είναι τόσο ακατανόητη για εμάς σήμερα, είναι προφανής. Η αδιάκοπη ασάφεια του να γνωρίζει μόνο ένα μέρος της ιστορίας της Γης - μια ιστορία της οποίας το μελάνι εξασθενεί όλο και περισσότερο με το χρόνο καθώς τα αρχικά γεωλογικά στρώματα ανακυκλώνονται για να σχηματίσουν νέα - δημιουργεί έναν συνεχή κύκλο νέας ανακάλυψης,
Στον πυρήνα της εξάπλωσης του μυστηρίου της ιστορίας του πλανήτη μας είναι το ερώτημα: Πώς λειτουργεί η Γη; Τα ορυκτά αρχεία δείχνουν αμφίδρομες αλληλεπιδράσεις μεταξύ της ζωής και των συστημάτων της Γης. Αυτές οι αλληλεπιδράσεις διέπονται από τον κύκλο άνθρακα, μια λεπτή μηχανή πλανητικής κλίμακας που καθορίζει το κλίμα της Γης. Τελικά, για να κατανοήσουμε πώς λειτουργεί ο κύκλος άνθρακα της Γης είναι να εκτιμήσουμε την ανθρώπινη επιρροή που αυτήν τη στιγμή επηρεάζει: Παρά την αμφισημία του παρελθόντος, η τρέχουσα πορεία μας είναι μοναδικά βέβαιη.
Την τελευταία φορά που συνέβη μια χιονόμπαλα γη ήταν πριν 640 εκατομμύρια χρόνια, κατά τη διάρκεια μιας περιόδου γνωστής ως Κρυογονικής. Εκείνη την εποχή, η περίπλοκη ζωή δεν είχε εξελιχθεί ακόμα, γι 'αυτό είναι δύσκολο να γνωρίζουμε ποιο τμήμα της ζωής χάθηκε κάτω από τον αφιλόξενο πάγο. Μετά από περίπου δέκα εκατομμύρια χρόνια, ο πάγος άρχισε να υποχωρεί, προσφέροντας τους ωκεανούς με άφθονα θρεπτικά συστατικά για ζωή. Αυτός ο μετα-παγετώδης ωκεάνιος μπουφές συμπίπτει με τα πρώτα απολιθωμένα στοιχεία για τα σφουγγάρια και έτσι μπορεί να προάγει την εμφάνιση των πρώτων ζώων. Με βάση τα λίγα εναπομείναντα στρώματα της αρχαίας θάλασσας, οι επιστήμονες πιστεύουν ότι ο πλανήτης ήταν σχεδόν εντελώς παγωμένος, όχι μόνο μία φορά, αλλά πολλές φορές στα πρώτα του χρόνια.
Αντίθετα, άλλες περιόδους της ιστορίας της Γης ήταν εξαιρετικά ζεστές. Πριν από πενήντα δύο εκατομμύρια χρόνια, κατά τη διάρκεια του Eocene, τα καταπράσινα μεγάλα δάση του κυπαρισμένου βάλτου και του ξυλώδους ξηρού κατέλαβαν αυτό που είναι τώρα ο κύκλος της Αρκτικής και τα πρώτα ζώα που θα αναγνωρίζαμε ως θηλαστικά εμφανίστηκαν στο απολιθωμένο αρχείο. Περίοδοι όπως το Eocene συχνά αναφέρονται ως Γη "θερμοκηπίου", επειδή είναι γνωστό ότι συμπίπτουν με υψηλά επίπεδα διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα.
Όπως η Goldilocks ψάχνει για το κουάκερ που είναι ακριβώς η σωστή θερμοκρασία, το κλίμα της Γης έχει δειχθεί επανειλημμένα από τα άκρα.
Παρόλο που η έννοια της εναλλαγής μεταξύ των πλανητών που καλύπτονται από πάγο ή βλάστηση μπορεί να ακούγεται τεράστια, τέτοιες μείζονες κλιματικές μεταβολές σημειώθηκαν για δεκάδες εκατομμύρια χρόνια, δίνοντας έτσι ζωή στον εξελικτικό χρόνο να αναπτύξουν νέες στρατηγικές για να πετύχουν. Αυτές οι αργές μεταβάσεις από τα κλίματα του θερμοκηπίου στην επιφάνεια του Icehouse είναι αποτέλεσμα λεπτών αλλαγών στον γεωλογικό κύκλο άνθρακα της Γης.
Σε όλη την ιστορία της Γης, τα ηφαίστεια έχουν συνεχώς εξαερισμό άνθρακα αποθηκευμένο βαθιά μέσα στο εσωτερικό της Γης σε απόκριση μετατόπισης τεκτονικών πλακών. Το διοξείδιο του άνθρακα (CO2) από μια σειρά από ηφαίστεια πλημμυρών πλημμυρίζει στην ατμόσφαιρα, όπου διαλύεται στο νερό της βροχής και πέφτει πίσω στη Γη. Καθώς το βρόχινο νερό διέρχεται από το έδαφος, διαλύει το βράχο, παίρνοντας το ασβέστιο κατά μήκος του δρόμου. Τα συστήματα ποταμών στη συνέχεια εκπέμπουν το ασβέστιο και το CO2 στον ωκεανό και όταν καθιζάνουν ανθρακικό ασβέστιο ή ασβεστόλιθος, συχνά χάρη στους ασβεστολιθικούς οργανισμούς όπως τα κοράλλια και τα μαλάκια, το CO2 τελικά κλειδώνεται.
Από ορισμένες απόψεις, ο κύκλος του άνθρακα είναι λίγο σαν τη θέρμανση ενός σπιτιού με σπασμένο θερμοστάτη: Όταν ο κλίβανος βγάζει υπερβολική θερμότητα ή CO2, τα παράθυρα μπορούν να ανοίγουν για να κρυώσουν το σπίτι. Για τον κύκλο άνθρακα, η αύξηση της δραστηριότητας των ηφαιστείων θερμαίνει τον πλανήτη, η οποία αντισταθμίζεται από την αύξηση της αντοχής των πετρωμάτων μέσα στα εδάφη, μετακινώντας περισσότερο ασβέστιο και CO2 στους ωκεανούς για να σχηματίσουν ασβεστόλιθο και δημιουργώντας μια αρνητική ανατροφοδότηση που διατηρεί σταθερά τα ατμοσφαιρικά επίπεδα CO2, και κατ 'επέκταση, η θερμοκρασία του πλανήτη, υπό έλεγχο. Αυτός ο ρυμουλκούμενος μεταξύ του κλιβάνου ή των παγκόσμιων εκπομπών CO2 και των παραθύρων ή των καιρικών συνθηκών των βράχων, καθορίζει σε μεγάλο βαθμό την κατάσταση του κλίματος της Γης. Είναι εύκολο να βλέπεις τα ηφαίστεια ως τους κακοποιούς παράγοντες σε αυτό το κλίμα ρυμουλκούμενου του πολέμου. Ωστόσο, η αφηρημένη και αδιάφορη διάβρωση των πετρωμάτων μέσα στα εδάφη μπορεί να είναι εξίσου κακόφημη.
Ο ατμός και άλλα αέρια, όπως το διοξείδιο του άνθρακα, διαχέονται από το έδαφος κοντά σε ένα ηφαίστειο στην Ισλανδία. Ακόμα κι αν τα φυτά απορροφούν διοξείδιο του άνθρακα, πέρα από τα εκατομμύρια των χρονολογικών χρόνων, ένα μεγάλο μέρος αυτού του άνθρακα επιστρέφεται στην ατμόσφαιρα, έτσι ώστε τα ηφαίστεια να λειτουργούν ως καθαρή πηγή ατμοσφαιρικού διοξειδίου του άνθρακα σε όλη την ιστορία της Γης. (Kate Maher) Με θαυματουργό τρόπο, τα εδάφη του πλανήτη είναι συνήθως αρκετά έμπειρα στο άνοιγμα και το κλείσιμο των παραθύρων, αν δοθεί αρκετός χρόνος. Κατά μέσο όρο, η διάρκεια ζωής ενός μορίου άνθρακα στο σύστημα ωκεανό-ατμόσφαιρα είναι περίπου 300.000 χρόνια, και επομένως σε χρονοδιαγράμματα εκατομμυρίων ετών, η Γη εξισορροπείται κυρίως από τα ανοιχτά παράθυρα.
Παρ 'όλα αυτά, κλιματολογικές καταστροφές έχουν συμβεί πολλές φορές στην ιστορία της Γης, συχνά συμπίπτοντας με μεγάλες μαζικές εξαφανίσεις. Αποκαλύπτοντας τον ένοχο πίσω από αυτά τα καταστροφικά γεγονότα είναι δύσκολη. Σε ορισμένες περιπτώσεις, οι υπερβολικές ηφαιστειακές εκπομπές συμπίπτουν ύποπτα με μεγάλες αναταράξεις στον κύκλο άνθρακα.
Στο τέλος της Πέρμια, πριν από 251 εκατομμύρια χρόνια, οι Σιμπέριες παγίδες ξέσπασε στις κοιλότητες άνθρακα της σημερινής Σιβηρίας, απελευθερώνοντας τόση ποσότητα άνθρακα, ώστε η υπερθέρμανση του πλανήτη και η οξίνιση των ωκεανών έπαιξαν σίγουρα ρόλο στην μεγαλύτερη από τις θαλάσσιες εξαφανίσεις. Στο τέλος της μαζικής εξαφάνισης των Περμιών, 90% των θαλάσσιων ειδών εξαφανίστηκαν, αργά, αργότερα, για εκατομμύρια χρόνια, αποκαταστάθηκε το ισοζύγιο άνθρακα και αποκαταστάθηκε η ζωή. Η ζωή έμοιαζε διαφορετική από πριν, με την πρώτη εμφάνιση των ιχθυοσωμάτων και των κοκάλων σκληρατίνης.
Η έκθεση του Smithsonian "Fossil Hall-Deep Time" ανοίγει στις 8 Ιουνίου 2019. (Smithsonian.com) Είναι δελεαστικό να βλέπετε την ιστορία της Γης ως μία από τις καταστροφικές αναταραχές, ακολουθούμενη από τη δημιουργία νέων και όλο και πιο πολύπλοκων μορφών ζωής. Αυτό είναι αλήθεια, αλλά ίσως μια πιο θαυμαστή ιστορία είναι πως δύο φαινομενικά ανόμοιοι ηθοποιοί, ηφαιστειακά που εκπέμπουν CO2 και το συνεχές έδαφος-ποτάμι-ωκεανό που επιστρέφει το CO2 στο εσωτερικό της Γης κατάφεραν να διατηρήσουν το κλίμα της Γης ως επί το πλείστον κατοικήσιμο για δισεκατομμύρια χρόνια. Οι εκτιμήσεις από τα ορυκτά εδάφη και τα φυτά, καθώς και από τις θαλάσσιες αποθέσεις, υποδηλώνουν ότι για τουλάχιστον τα τελευταία 600 εκατομμύρια χρόνια τα επίπεδα του CO2 στην ατμόσφαιρα ήταν ως επί το πλείστον πέντε φορές προ-βιομηχανικά.
Για λόγους σύγκρισης, το πιο απαισιόδοξο σενάριο που πρότεινε η Διακυβερνητική Επιτροπή για την Αλλαγή του Κλίματος (IPCC) δείχνει ότι τα επίπεδα του CO2 στην ατμόσφαιρα θα μπορούσαν να πλησιάσουν 3, 5 έως 5 φορές προ-βιομηχανικές τιμές έως το έτος 2100, επίπεδα που δεν παρατηρήθηκαν μετά την εξαφάνιση της τελικής Permian. Για να το θέσουμε σε προοπτική, οι άνθρωποι εκπέμπουν τώρα CO2 με ρυθμό που είναι περίπου 68 φορές μεγαλύτερος από τον ρυθμό που μπορεί να επιστραφεί στη στερεά Γη μέσω των ωκεανών. Επί του παρόντος, δεν υπάρχει γνωστός τρόπος για να αυξηθεί η μεταφορά άνθρακα από τα εδάφη και τους ποταμούς κατά περισσότερο από μερικές εκατοστιαίες μονάδες, έτσι ώστε θα απαιτηθούν εκατοντάδες χιλιάδες χρόνια για να απομακρυνθεί το πλεόνασμα του CO2 από το σύστημα ωκεανών-ατμόσφαιρας. Επιπλέον, εξαιτίας αλλαγών στη χρήση της γης και της αύξησης του πληθυσμού, σιγά-σιγά βραχυκυκλώνουμε τα εδάφη, τα ποτάμια και τα οικοσυστήματα που λειτουργούν συλλογικά για τη μεταφορά CO2 από την ατμόσφαιρα στους ωκεανούς και τελικά στον ασβεστόλιθο.
Είναι εύκολο να κοιτάξουμε τους τεράστιους μπλε ωκεανούς, τα καταπράσινα δάση, τα ευαίσθητα ερήμματα και τις χιονισμένες κορυφές μέσα από το φακό της ιστορίας της Γης και καταλήγουμε στο συμπέρασμα ότι η Γη θα φροντίσει τον εαυτό της. Η πραγματικότητα είναι ότι η Γη δεν έχει δει ποτέ έναν γεωλογικό παράγοντα τόσο γρήγορο και αμείλικτο όσο ο άνθρωπος. Αν και η Γη φαίνεται πολύ διαφορετική τώρα από ότι στο παρελθόν, τα διδάγματα από την ιστορία της Γης εξακολουθούν να ισχύουν: Γυρίζουμε τη θερμότητα πολύ πιο γρήγορα από ό, τι η Γη μπορεί να ανοίξει τα παράθυρα.
