Miljontals år sedan, eld svepte över planeten, drivs av en syrerik atmosfär där även blöta skogar brann, enligt ny forskning från CU Boulder-forskare.

Studien, publiceras idag i Naturgeovetenskap , ger geokemiska bevis som visar att skogsbränderna ökade dramatiskt, potentiellt bränna upp till 30 eller 40 procent av världens skogar under 100, 000 års intervall för mer än 90 miljoner år sedan. Medan dagens bränder förvärras av torra förhållanden, de fann att skogsbränder under denna period ökade även i våta områden på grund av förändringar i det globala klimatet.

"Att studera denna period i jordens historia kan belysa hur den moderna och framtida jorden kan bete sig under global förändring, " sa F. Garrett Boudinot, huvudförfattare och nyligen Ph.D. examen vid institutionen för geologiska vetenskaper.

Boudinot analyserade prover från en bergkärna som sträcker sig över vad som kallas Oceanic Anoxic Event 2 (OAE2) under kritaperioden, för cirka 94 miljoner år sedan. Han fann att en ökad mängd kol som begravdes i haven i början av denna händelse var förknippad med indikationer på förekomsten av skogsbränder, som kan ha orsakats av en ökning av syre i atmosfären.

"En av konsekvenserna av att ha mer syre i atmosfären är att det är lättare att elda, sade Boudinot. Det är samma anledning som du blåser på glöd för att elda.

Stora mängder koldioxid i atmosfären - ungefär som vad jorden förväntas uppleva år 2100 - startade denna cykel.

För 50, 000 år innan OAE2 började, alger och landväxter drog ner detta kol i haven genom fotosyntes, får mikrobiell andning att öka, som ledde till att delar av haven blev låga i eller till och med saknade syre, känd som anoxi. Samma process finns idag i vatten där för många näringsämnen hamnar på ett ställe, som mynningen av Mississippifloden, där överskott av gödselmedel ackumuleras och matar alger – som sedan äts upp av mikrober som förbrukar syre, skapa en död zon. I dessa typer av anoxiska vatten, det organiska kolet som lagras från atmosfären är begravt i sediment, medan syret som var en del av koldioxiden (CO ₂ ) släpps ut i atmosfären.

Efter 100, 000 år av denna havsanoxihändelse – som intensifierades av värmande temperaturer – hade oceansediment runt om i världen lagrat tillräckligt med organiskt kol för att atmosfären blev rik på syre, så mycket att det kan ha underlättat förbränningen av upp till 40 procent av skogarna över hela planeten, även i våta och fuktiga områden.

Planeten genomgår en liknande förvandling idag som den gjorde i början av denna cykel, med koldioxid som ansamlas i atmosfären och näring byggs upp i havet. Om samma mönster fortsätter, historien kan upprepa sig i framtiden, bara århundraden till årtusenden från idag.

"Den belyser att koldioxid i atmosfären och näringsämnen i havet inte bara potentiellt ökar den globala temperaturen. Det har betydande effekter på den grundläggande biogeokemin eller ekologin på planeten, som hur skogar svarar på eld, sa Boudinot, som nu arbetar i uppsökande verksamhet på Colorado Wildlife Council.

Ett mysterium i jordens historia

Boudinot hade aldrig för avsikt att analysera bergkärnan, borrade i Utah, för rester av skogsbränder. Det borrades för att bättre förstå andra olika delar av OAE2, inklusive hur marina ekosystem svarade på globala förändringar vid den tiden i jordens historia.

Men han körde också ett annat experiment samtidigt, med hjälp av en analysmetod för att identifiera molekylära spårämnen av skogsbränder i bergprover från andra tider och platser. Dessa spårämnen kallas polycykliska, aromatiska kolväten, eller PAH – ibland känd som "pyro PAH".

Inom Utahs klippkärna fanns svarta skiffer lastade med organiskt material bevarade från nästan 94 miljoner år sedan, när den delen av landet var täckt av hav. Så Boudinot tänkte varför inte? Och körde samma test på OAE2-bergkärnan, fann att det fanns en betydande mängd av dessa pyro-PAH i den.

"Dessa organiska molekyler fungerar i grunden som molekylära fossiler, sa Julio Sepúlveda, senior författare på studien, professor i geologiska vetenskaper och fellow vid Institutet för arktisk och alpin forskning.

Dessa molekyler är också relaterade till själva eldens temperatur. De indikerade högtemperaturbränder, skapat av skogsbränder.

Intervallet för OAE2 med fler bränder har också varit något av ett mysterium för geologer. Inte bara är dessa nya geokemiska data stenhårda, men det representerar också en detaljerad utveckling av händelsen – där varje datapunkt representerar en kortare tidsperiod. Detta ger forskare en tydligare förståelse för hur kollagring i haven är relaterad till syrenivåer i atmosfären och globala temperaturer, och i vilken takt dessa klimatåterkopplingar kan ske.

Medan forskare misstänker vulkanisk aktivitet som orsaken till att det fanns så mycket koldioxid i atmosfären innan denna händelse i jordens historia började, Boudinot ser paralleller till hur mycket koldioxid människor släpper ut idag.

"Detta fynd belyser de långvariga effekterna av klimatförändringar. Klimatförändringarna som vi orsakar nu, det är inte något där om vi inte fixar det, bara våra barnbarn kommer att behöva ta itu med det, ", sa Boudinot. "Historien om klimatförändringar i jordens historia säger oss att effekterna verkligen är långvariga."