Teadusringkondade, valitsuste, humanitaarorganisatsioonide ja isegi sõjaliste planeerijate vahel peetakse kliimamuutusi tänapäeval inimkonna jaoks kõige suuremaks ohuks. Näljahädade, haiguste, üleujutuste, ümberasumise, ekstreemsete ilmastikuolude ja sellest tuleneva kaose vahel on selge, et viis, kuidas me oma planeedi soojeneme, on tõsiste tagajärgedega.
Kuid on palju stsenaariume, kus praegu tekitatav kahju võib põhjustada põgenemise efekti, mis võib viia massilise väljasuremiseni. Seda võimalust illustreeris hiljuti MIT-i professor Daniel Rothman NASA ja Riikliku Teadusfondi (NSF) toel läbi viidud uuring. Rothmani sõnul on meil oht ületada nn süsiniku künnis, mis võib Maa ookeanides põgeneda.
Rothman, geofüüsika professor ja MIT-i Maa atmosfääri- ja planeediteaduste osakonna Lorenzi keskuse kaasdirektor, on viimased aastad veetnud meid kriitilise läve ees. 2017. aastal avaldas ta ajalehe Teaduse edusammud see hoiatas, kuidas Maa ookeanides võib 2100. aastaks olla piisavalt süsinikdioksiidi, et käivitada massiline väljasuremine.
Pärast seda on Rothman seda ennustust täpsustanud, uurides, kuidas reageerib süsinikuringe pärast kriitilise läve ületamist. Oma uues artiklis, mis ilmus Riikliku Teaduste Akadeemia toimetised, Kasutas Rothman lihtsat matemaatilist mudelit, mille ta oli välja töötanud, et kajastada süsiniku tsüklit Maa ülemises ookeanis ja kuidas see künnise ületamisel käituks.
See tsükkel koosneb süsiniku eraldamisest Maa atmosfääri (suuresti vulkaanilise aktiivsuse kaudu) ja hoiustamisel Maa mantelkarbonaadis mineraalide kujul. Meie ookeanid toimivad ka süsiniku neeldajana, eemaldades õhust atmosfääri süsiniku ja muutes selle süsihappeks. See tsükkel on aja jooksul hoidnud planeedi temperatuuri ja ookeani happesuse taseme stabiilsena.
Kui atmosfääri süsinikdioksiid lahustub merevees, vähendab see ka ookeani karbonaatioonide kontsentratsiooni. Kui nad langevad alla teatud künnise, hakkavad kaltsiumkarbonaadist kestad lahustuma ja organismidel, kellest kaitsmine sõltub, on raskem ellu jääda.
See on kahjulik kahel põhjusel. Ühelt poolt tähendab see, et oluline osa mere elutsüklist hakkab surema. Teisest küljest mängivad kestad olulist rolli süsinikdioksiidi eemaldamisel ülemisest ookeanist. Selle põhjuseks on organismide lootmine, et nende kestad aitavad neil ookeani põhja vajuda, kandes endaga detritaalset orgaanilist süsinikku.
Seetõttu tähendab atmosfääri süsinikdioksiidi suurenemine (ja sellest tulenev ookeani hapestumine) vähem kaltsifitseerivaid organisme ja vähem süsihappegaasi. Nagu Rothman hiljutises intervjuus MIT Newsile selgitas:
„See on positiivne tagasiside. Rohkem süsihappegaasi viib rohkem süsihappegaasi. Matemaatiliselt on küsimus selline, kas selline tagasiside on piisav, et muuta süsteem ebastabiilseks? ”
Seda protsessi on Maa ajaloo jooksul juhtunud mitu korda. Nagu Rothman oma uuringus märkis, näitavad settekihtide uurimisel saadud tõendusmaterjalid, et ookeanide süsinikuvarud on viimase 540 miljoni aasta jooksul kiiresti (ja seejärel taastunud) kümneid kordi. Neist kõige dramaatilisem leidis aset umbes samal ajal, kui neli Maa ajaloo viiest massilisest väljasuremisest.
Kõigil neil juhtudel järeldab Rothman, et süsinikdioksiidi suurenemine (kas järk-järgult või järsult) tõusis lõpuks üle läve, mille tulemuseks on põgenenud kaskaadiefekt, mis hõlmab keemilisi tagasisideid. See tõi kaasa ookeani äärmise hapestumise ja algse päästiku mõju võimendamise.
Veelgi enam, umbes poolte Rothmani mudeli häirete korral oli süsiniku suurenemise kiirus sisuliselt sama, kui need liikuma hakati. Kui minevikus olid päästikud tõenäoliselt suurenenud vulkaanilise aktiivsuse või muude looduslike sündmuste tõttu, siis neid juhtus kümnete tuhandete aastate jooksul. Tänapäeval pumpab inimkond CO-d2 atmosfääri sellise kiirusega, mida varem geoloogilistes dokumentides ei olnud kuulnud.
See oli Rothmani uuringu üks peamisi järeldusi, mis näitas, et CO2 Sissejuhatus mängib suurt rolli süsteemi koputamisest. Kui süsiniku tsükli tagasihoidlikud häiringud aja jooksul tasanduvad ega mõjuta üldist ookeani stabiilsust, tuleks süsinikdioksiidi kiire kasutuselevõtt2 tooks kaasa positiivsete tagasisidete kaskaadi, mis probleemi võimendavad.
Täna väidab Rothman, et oleme “erutuspunktis” ja kui see aset leiab, on saadud tagasiside ja mõjud tõenäoliselt sarnased varasemate globaalsete katastroofidega. "Kui oleme lävest üle saanud, ei pruugi see, kuidas me sinna jõudsime, vahet," sõnas ta. "Kui te sellest üle olete saanud, peate tegelema sellega, kuidas Maa töötab, ja see läheb edasi omal jõul."
Plussküljest näitas tema uuring ka seda, et Maa ookeanid (praeguse hapestumise taseme põhjal) jõuavad lõpuks tasakaaluni, kuid alles kümnete tuhandete aastate pärast. See muster on kooskõlas geoloogiliste andmetega, eriti vähemalt kolme massilise väljasuremisega, mis arvatakse olevat seotud püsiva massilise vulkaanilisusega.
Teisisõnu, kui inimtekkelised süsinikuheited ületavad läve ja jätkavad seda ületades, võivad tagajärjed olla sama tõsised kui varasema massilise väljasuremise korral. "Raske on teada, kuidas asjad tänapäeval toimuvaga lõppevad," ütles Rothman. „Kuid me oleme tõenäoliselt jõudnud kriitilise läve lähedale. Iga teravik saavutaks maksimumi umbes 10 000 aasta pärast. Loodetavasti annaks see aega lahenduse leidmiseks. ”
Juba teadlaskond tunnistab, et inimtekkeline CO2 heitkogused mõjutavad Maa keskkonda - mõju, mida võis tunda aastatuhandeid. Uuring näitab siiski, et need tagajärjed võivad olla palju dramaatilisemad, kui seni arvati, ja võivad teatud aja möödudes olla pöördumatud. Kui mitte midagi muud, siis Rothmani uuringus rõhutatakse vajadust lahenduste järele, mida tuleks praegu rakendada, kuigi veel on aega.
