Nuo globalinio atšilimo iki ledynmečio: mokslininkai nagrinėja klimato kraštutinumus
Ar mūsų veiksmai gali priartinti kitą ledynmetį? Naujausi tyrimai leidžia į šį klausimą pažvelgti netikėtu kampu: Žemės klimato sistema gali veikti ne kaip tikslus reguliatorius, o kaip avarinis termostatas, kartais linkęs „perlenkti lazdą“.
Mokslininkai iš „University of California, Riverside“ pateikė išvadą, kad dabartinis globalinis atšilimas ilgalaikėje perspektyvoje gali suaktyvinti pernelyg stiprią kompensacinę reakciją, kuri galiausiai vestų prie ryškaus atšalimo ir net ledynmečio. Tyrėjai tai palygina su oro kondicionieriumi, kuris laiku neišsijungia ir vietoje komforto tiesiog užšaldo visą patalpą.
Kada galėtų prasidėti kita ledynmečio fazė?
Iki šiol dauguma klimato modelių rėmėsi prielaida, kad pagrindinis ilgalaikis klimato „stabilizatorius“ yra uolienų dūlėjimas. Šis procesas atrodė logiškas: lietus sugeria anglies dvideginį (CO2) iš atmosferos, tirpdo atviras silikatines uolienas, o išsiskyrusi anglis kartu su kalciu nukeliauja į vandenynus. Ten ji įsijungia į jūrinių organizmų kriauklių ir koralų formavimąsi, o galiausiai milijonams metų „užrakinama“ jūrų dugno nuosėdose.
Teorijoje tai veikia tarsi namų termostatas: kai planeta šyla, dūlėjimas spartėja, pašalinama daugiau CO2 ir atmosfera vėsta; kai temperatūra krenta, procesas lėtėja.
Tačiau naujas tyrimas, publikuotas žurnale „Science“, nurodo dar vieną – greitesnį ir jautresnį – reguliavimo mechanizmą. Kylant temperatūrai ir CO2 kiekiui, į vandenynus patenka daugiau maistinių medžiagų, ypač fosforo. Fosforas skatina spartų planktono augimą, o šis fotosintezės metu sugeria didelius CO2 kiekius. Mikroorganizmams žuvus, jie nugrimzta į dugną, „išnešdami“ anglies atsargas iš atmosferos ir paviršinių vandenų.
Šiltesniame pasaulyje, kai dumbliai ir planktonas veši intensyviau, vandenynai ima netekti deguonies. Čia prasideda kritinis etapas: mažo deguonies sąlygomis fosforas nebėra patikimai palaidojamas nuosėdose – jis vis iš naujo grįžta į apytaką. Susidaro savipalaikantis grįžtamasis ryšys: daugiau maistinių medžiagų skatina planktono augimą, jo irimas sunaudoja dar daugiau deguonies, o tai dar labiau didina fosforo „perdirbimą“. Tuo pat metu iš atmosferos ilgainiui pašalinami milžiniški anglies kiekiai.
Modeliavimas rodo, kad tokia sistema klimatą stabilizuoja ne švelniai, o linkusi perspausti: per kelis šimtus tūkstančių metų CO2 lygis gali kristi greičiau nei fosforo koncentracija, todėl klimatas tampa šaltesnis nei iki proceso pradžios. Tyrėjų vertinimu, esant maždaug 60 proc. mažesniam deguonies lygiui nei dabar, pernelyg didelis atšalimas galėtų viršyti 6 °C. Tai daugiau nei skirtumas tarp dabartinio klimato ir paskutinio apledėjimo laikotarpio, kai ledynai dengė didelę Šiaurės pusrutulio dalį.
Geologiniai įrašai rodo, kad panašus scenarijus galėjo būti įvykęs labai seniai. Prekambro laikotarpiu, daugiau nei prieš 539 mln. metų, Žemė patyrė ekstremalių apledėjimų, kai ledas, tikėtina, dengė beveik visą planetą. Šie įvykiai vadinami „sniego gniūžtės Žeme“. Ilgą laiką mokslininkams buvo sunku paaiškinti, kas juos galėjo sukelti, tačiau dabar tyrėjai įžvelgia ryšį tarp tų glaciacijų ir deguonies pokyčių atmosferoje bei vandenynuose. Pasak jų, mažesnis deguonies kiekis darė planetos „termostatą“ gerokai mažiau stabilų, o didžiausia nestabilumo rizika pasireikšdavo esant tarpiniams natlenkinimo lygiams.
Kalbant apie dabartinius klimato pokyčius, žmonija ir toliau išmeta į atmosferą daug CO2, todėl trumpuoju laikotarpiu vyrauja šiltėjimas. Vis dėlto modelis leidžia manyti, kad ilguoju laikotarpiu gali įvykti „pernelyg didelė korekcija“ ir atšalimas. Tiesa, šiandien atmosferoje yra gerokai daugiau deguonies nei tolimoje geologinėje praeityje, todėl aprašytas grįžtamasis ryšys gali būti iš dalies slopinamas. Tačiau, anot mokslininkų, net ir susilpnėjęs mechanizmas teoriškai galėtų paspartinti kitos ledynmečio fazės priartėjimą.
Natūraliai kyla klausimas dėl laiko: ar tai būtų po 50, 100, o gal 200 tūkst. metų? Tyrėjai pabrėžia, kad net jei ilgalaikė atšalimo kryptis egzistuoja, ji neįvyks pakankamai greitai, kad padėtų dabartinei kartai ar net artimiausiems tūkstančiams kartų. Todėl svarbiausias prioritetas išlieka tas pats – mažinti dabartinį šiltėjimą, kuris yra tiesioginė ir skubi grėsmė.
Šis atradimas turi ir platesnę reikšmę. Jis rodo, kad kritinis klimato reguliavimo nestabilumas gali būti tiesiogiai susijęs su mikrobiologinės gyvybės buvimu. Tai svarbi užuomina ne tik apie gyvybės ir aplinkos sąveiką Žemėje, bet ir apie tai, kaip vertinti ilgalaikį planetų tinkamumą gyvybei kitur Visatoje. Gyvybė ne tik prisitaiko prie stabilaus klimato – tam tikromis sąlygomis ji gali prisidėti ir prie jo destabilizavimo.
