Årtusenden sedan, gamla bönder röjde mark för att plantera vete och majs, potatis och squash. De översvämmade åkrar för att odla ris. De började odla boskap. Och omedvetet, de kan ha förändrat klimatet på jorden i grunden.

En studie publicerad i tidningen Vetenskapliga rapporter ger nya bevis för att uråldriga jordbruksmetoder ledde till en ökning av de atmosfäriska utsläppen av de värmefångande gaserna koldioxid och metan – en ökning som har fortsatt sedan, till skillnad från trenden vid någon annan tidpunkt i jordens geologiska historia.

Det visar också att utan detta mänskliga inflytande, i början av den industriella revolutionen, planeten skulle troligen ha varit på väg mot en annan istid.

"Hade det inte varit för tidigt jordbruk, Jordens klimat skulle vara betydligt svalare idag, säger huvudförfattaren, Stephen Vavrus, en senior vetenskapsman vid University of Wisconsin-Madison Center for Climatic Research vid Nelson Institute for Environmental Studies. "Jordbrukets gamla rötter producerade tillräckligt med koldioxid och metan för att påverka miljön."

Resultaten baseras på en sofistikerad klimatmodell som jämförde vår nuvarande geologiska tidsperiod, kallad holocen, till en liknande period 800, 000 år sedan. De visar den tidigare perioden, kallas MIS19, var redan 2,3 grader Fahrenheit (1,3 C) svalare globalt än motsvarande tid i Holocen, omkring år 1850. Denna effekt skulle ha varit mer uttalad i Arktis, där modellen visar att temperaturen var 9-11 grader Fahrenheit kallare.

Med hjälp av klimatrekonstruktioner baserade på iskärndata, modellen visade också att medan MIS19 och Holocene började med liknande koldioxid- och metankoncentrationer, MIS19 såg en övergripande stadig minskning av båda växthusgaserna medan holocen vände riktning 5, 000 år sedan, nådde toppkoncentrationer av båda gaserna 1850. Forskarna avsatte avsiktligt modellen i början av den industriella revolutionen, när källorna till växthusgasutsläpp blev mycket fler.

Under större delen av jordens 4,5 miljarder år långa historia, dess klimat har till stor del bestämts av ett naturfenomen som kallas Milankovitch -cykler, periodiska förändringar i formen av jordens bana runt solen - som fluktuerar från mer cirkulär till mer elliptisk - och hur jorden vinglar och lutar på dess axel.

Astronomer kan beräkna dessa cykler med precision och de kan också observeras i geologiska och paleoekologiska register. Cyklerna påverkar var solljus sprids på planeten, vilket leder till kalla istiden eller istiden samt varmare interglaciala perioder. Den senaste istiden slutade ungefär 12, 000 år sedan och Jorden har sedan dess funnits i Holocen, en mellanglacial period. Holocene och MIS19 delar liknande Milankovitch-cykelegenskaper.

Alla andra interglaciala perioder har forskare studerat, inklusive MIS19, börja med högre nivåer av koldioxid och metan, som gradvis minskar under tusentals år, vilket leder till svalare förhållanden på jorden. I sista hand, förhållandena svalnar till en punkt där glaciationen börjar.

För femton år sedan, studera medförfattare William Ruddiman, emeritus paleoklimatolog vid University of Virginia, studerade metan och koldioxid fångad i Antarktis is tillbaka tiotusentals år när han observerade något ovanligt.

"Jag märkte att metankoncentrationerna började minska med cirka 10, 000 år sedan och sedan omvänd riktning 5, 000 år sedan och jag noterade också att koldioxid också började minska runt 10, För 000 år sedan och sedan omvänd riktning cirka 7, 000 år sedan, " säger Ruddiman. "Det gjorde mig uppmärksam på att det var något konstigt med den här mellanistiden ... den enda förklaringen jag kunde komma på är tidigt jordbruk, som satte växthusgaser i atmosfären och det var början på det hela. "

Ruddiman kallade detta den tidiga antropogena hypotesen och ett antal studier har nyligen framkommit som tyder på dess sannolikhet. De dokumenterar utbredd avskogning i Europa med början omkring 6, 000 år sedan, framväxten av stora jordbruksboplatser i Kina 7, 000 år sedan, plus spridningen av risfält - robusta metankällor - i hela nordostasien med 5, 000 år sedan.

Ruddiman och andra har också arbetat med att testa hypotesen. Han har samarbetat med Vavrus, en expert på klimatmodellering, i många år och deras senaste studie använde Community Climate System Model 4 för att simulera vad som skulle ha hänt under holocen om inte för mänskligt jordbruk. Den erbjuder högre upplösning än klimatmodeller som teamet har använt tidigare och ger ny inblick i de fysiska processer som ligger till grund för istid.

Till exempel, i en simulering av MIS19, glaciationen började med kraftig avkylning i Arktis och efterföljande expansion av havsis och snötäcke året runt. Modellen visade denna början i ett område som kallas den kanadensiska skärgården, som inkluderar Baffin Island, där sommartemperaturerna sjönk med mer än 5 grader Fahrenheit.

"Detta överensstämmer med geologiska bevis, säger Vavrus.

I dag, Arktis värms upp. Men innan vi lovordar gamla bönder för att ha avvärjat en global kyla, Vavrus och Ruddiman varnar för att denna grundläggande förändring av vår globala klimatcykel är okänt territorium.

"Folk säger att (vårt arbete) skickar fel budskap, men vetenskapen tar dig dit den tar dig, "säger Vavrus." Det är så långt ute nu, de sista 2, 000 år har varit så utanför de naturliga gränserna, vi är så långt bortom det naturliga. "

Verkligheten är, vi vet inte vad som händer sedan. Och glaciärer har länge fungerat som jordens dominerande sötvattenkälla.

"Det finns ganska god enighet i samhället av klimatforskare om att vi har stoppat nästa nedisning för länge, Överskådlig framtid, för även om vi slutade sätta koldioxid i atmosfären, det vi har nu skulle dröja kvar, " säger Ruddiman. "Det fenomenala faktum är, vi har kanske stoppat den stora cykeln i jordens klimat och vi har fastnat i en varmare och varmare och varmare interglacial. "