Μελέτη ίσως λύσει το μυστήριο του χαμηλού επίπεδου CO2 κατά τη διάρκεια των εποχών των παγετώνων

Από τότε που οι επιστήμονες προσδιόρισαν για πρώτη φορά ότι το ατμοσφαιρικό διοξείδιο του άνθρακα (CO2) ήταν σημαντικά χαμηλότερο κατά τη διάρκεια των περιόδων των παγετώνων από ότι στις θερμότερες φάσεις, έχουν αναζητήσει να ανακαλύψουν το γιατί, διατυπώνοντας την θεωρία ότι μπορεί να είναι μια συνάρτηση της ωκεάνιας κυκλοφορίας, του θαλάσσιου πάγου, της φορτωμένης με σίδηρο σκόνης ή της θερμοκρασίας. Ακόμη κανένα μοντέλο υπολογιστή βασιζόμενο στα υπάρχοντα δεδομένα δεν είναι ικανό να εξηγήσει γιατί τα επίπεδα του CO2 ήταν ένα τρίτο χαμηλότερο όταν υπήρχε μια εποχή πάγου.

Μια νέα μελέτη που δημοσιεύθηκε αυτή την εβδομάδα στο Science Advances, παρέχει αδιάσειστα στοιχεία για μια λύση – συνδυασμός της μεταβολής της θερμοκρασίας του θαλάσσιου νερού και του σιδήρου από τη σκόνη από τις ηπείρους του νότιου ημισφαιρίου. Όπως αναφέρεται στο KTVZ.COM: «Πολλές μελέτες του παρελθόντος που ανάλυσαν τις θερμοκρασίες των ωκεανών έκαναν υποθέσεις ότι οι θερμοκρασίες αυτές μειώθηκαν με τον ίδιο ρυθμό σε όλη την υδρόγειο – περίπου 2,5 βαθμοί Κελσίου», είπε ο Andreas Schmittner, επιστήμονας για το κλίμα στο Πολιτειακό Πανεπιστήμιο του Oregon και ένας από τους συγγραφείς της μελέτης. «Όταν έτρεχαν τα μοντέλα τους, η θερμοκρασία ευθύνονταν μόνο για ένα μικρό ποσό της μείωσης του ατμοσφαιρικού CO2».

«Γνωρίζουμε τώρα ότι οι ωκεανοί ψυχράθηκαν πολύ περισσότερο σε ορισμένες περιοχές, όσο και πέντε βαθμοί Κελσίου στα μέσα γεωγραφικά πλάτη», συνέχισε ο Schmittner. «Καθώς το κρύο νερό έχει υψηλότερο βαθμό διαλυτότητας του CO2, είχε τη δυνατότητα να απορροφά πολύ περισσότερο άνθρακα από την ατμόσφαιρα από ότι οι προηγούμενες μελέτες αιτιολογούσαν – και πραγματοποιήθηκε περισσότερο από αυτή τη δυνατότητα».

Ο Schmittner και οι συνεργάτες του εκτίμησαν ότι οι ψυχρότερες θερμοκρασίες του ωκεανού θα δικαιολογούσαν περίπου τη μισή της μείωσης του CO2 κατά τη διάρκεια του τελευταίου παγετωνικού μέγιστου – ή στην αποκορύφωση της τελευταίας εποχής των παγετώνων. Άλλο ένα τρίτο ή περίπου, λένε, πιθανά προκλήθηκε από μια αύξηση της φορτωμένης με σίδηρο σκόνης που προέρχονταν από τις ηπείρους και την «λίπανση» της επιφάνειας του Νότιου Ωκεανού. Μια αύξηση στο σίδηρο θα ωθούσε την παραγωγή φυτοπλαγκτόν, απορροφώντας περισσότερο άνθρακα και αποθηκεύοντάς το βαθειά στον ωκεανό.

Τα μοντέλα των ερευνητών υποστηρίζουν ότι αυτός ο συνδυασμός δικαιολογεί περισσότερο από τα τρία-τέταρτα του μειωμένου ποσού του ατμοσφαιρικού CO2 κατά τη διάρκεια της τελευταίας εποχής των παγετώνων. Κατά τη διάρκεια του τελευταίου παγετωνικού μέγιστου, τα επίπεδα CO2 ήταν περίπου 180 μέρη ανά εκατομμύριο, ενώ τα επίπεδα το 1800 μ.Χ. – λίγο πριν τη Βιομηχανική Επανάσταση – ήταν περίπου 280 μέρη ανά εκατομμύριο.

Ο Schmittner διατύπωσε την άποψη ότι το εναπομένον ποσό του μειωμένου άνθρακα μπορεί να αποδοθεί στις μεταβολές στη διαθεσιμότητα των θρεπτικών στοιχείων και/ή στην αλκαλικότητα των ωκεανών. «Η αύξηση σε σίδηρο πιθανά είναι αποτέλεσμα του πάγου που αποξέει το τοπίο σε Παταγονία, Αυστραλία και Νέα Ζηλανδία, εξάγοντας τον σίδηρο από πέτρες και χώμα», ανέφερε ο Schmittner. «Καθώς ήταν πολύ κρύο και σκληρό, ο σίδηρος θα σηκωνόταν από τον αέρα και θα αποθέτονταν στον ωκεανό. Το τρισδιάστατο μοντέλο μας του παγκόσμιου ωκεανού συμφωνεί καλά με τις παρατηρήσεις από τα ωκεάνια ιζήματα από το τελευταίο παγετώδες μέγιστο, δίνοντάς μας έναν υψηλό βαθμό εμπιστοσύνης για τα αποτελέσματα».

Οι ερευνητές λένε ότι όταν η Γη ψύχθηκε κατά τη διάρκεια της τελευταίας περιόδου παγετώνων, οι ωκεανοί φυσικά ψύχθηκαν επίσης – εκτός από τις περιοχές κοντά στους πόλους, που ήδη ήταν τόσο ψυχρές όσο ήταν δυνατόν χωρίς να παγώσουν. Κατά τη διάρκεια των θερμών φάσεων, η διαφορά στις θερμοκρασίες επιφάνειας του ωκεανού μεταξύ των μεγάλων και των μέσων γεωγραφικών πλατών ήταν σημαντική. Καθώς το θερμότερο νερό κινείται προς την Ανταρκτική και αρχίζει να ψύχεται, η χαμένη θερμότητα πηγαίνει στην ατμόσφαιρα, αυξάνοντας τη δυνατότητα του ωκεανού να απορροφά CO2.

«Είναι όπως όταν βγάζεις μια μπύρα από το ψυγείο», αναφέρει ο Schmittner. «Καθώς θερμαίνεται, οι φυσαλίδες βγαίνουν έξω. Το διοξείδιο του άνθρακα είναι ένα αέριο και μπορεί να διαλύεται στο νερό καθώς επίσης μέσα στον ωκεανό από την ατμόσφαιρα και είναι περισσότερο διαλυτό σε ψυχρότερο νερό. Όμως η διαδικασία αυτή παίρνει χρόνο και έτσι ο ωκεανός δεν υλοποιεί όλη τη δυνατότητά του να δέχεται CO2 σε αυτά τα νερά γύρω από την Ανταρκτική που γεμίζουν μεγάλο μέρος του βαθέως ωκεανού».

Όταν τα μέσα γεωγραφικά πλάτη των ωκεανών άρχισαν να ψύχονται, άρχισαν να απορροφούν περισσότερο CO2 από την ατμόσφαιρα και να εκπέμπουν λιγότερο επειδή το CO2 είναι περισσότερο διαλυτό στο πιο κρύο νερό. «Ήταν ο τέλειος συνδυασμός που μπορεί να εξηγήσει σχεδόν ακριβώς γιατί τα επίπεδα CO2 ήταν περίπου ένα τρίτο χαμηλότερα κατά τη διάρκεια των περιόδων των παγετώνων», ανέφερε ο Schmittner.