En ny studie från University of Washington visar att läroboken har förståelse för global kemisk vittring - där stenar löses upp, spolade floder och slutligen hamna på havsbotten för att påbörja processen igen - beror inte på jordens temperatur på det sätt som geologer hade trott.

Studien, publicerad 22 maj i open-access journal Naturkommunikation , tittar på en viktig aspekt av kolsykling, processen genom vilken kolatomer rör sig mellan luften, stenar och haven. Resultaten ifrågasätter bergens roll för att ställa in vår planets temperatur över långa tidsskalor.

"Att förstå hur jorden övergick från ett växthusklimat i dinosauriernas tid till idag kan hjälpa oss att bättre förstå långsiktiga konsekvenser av framtida klimatförändringar, "sade motsvarande författare Joshua Krissansen-Totton, en UW -doktorand i jord- och rymdvetenskap.

Den nuvarande förståelsen är att jordens klimat styrs under perioder av miljoner år av en naturlig termostat relaterad till vittring av stenar. Koldioxid släpps ut i luften av vulkaner, och denna gas kan sedan lösas upp i regnvatten och reagera med kiselrika kontinentala bergarter, orsakar kemisk vittring av stenarna. Detta lösta kol rinner sedan nerför floder i havet, där den till slut blir inlåst i kolhaltig kalksten på havsbotten.

Som en stark växthusgas, atmosfärisk koldioxid fångar också upp värme från solen. Och en varmare jord ökar graden av kemisk vittring både genom att orsaka mer nederbörd och genom att påskynda de kemiska reaktionerna mellan regnvatten och sten. Över tid, att minska mängden koldioxid i luften med denna metod kyler planeten, så småningom återför klimatet till mer måttliga temperaturer - eller så går läroboksbilden.

"Den allmänna tanken har varit att om mer koldioxid släpps ut, väderhastigheten ökar, och koldioxidhalter och temperatur modereras, "medförfattare David Catling, en UW -professor i jord- och rymdvetenskap. "Det är en slags långsiktig termostat som skyddar jorden från att bli för varm eller för kall."

Den nya studien började när forskare bestämde sig för att bestämma förhållanden under det tidigaste livet på jorden, för cirka 3,5 miljarder till fyra miljarder år sedan. De testade först sina idéer om vad de trodde var en ganska väl förstådd tidsperiod:de senaste 100 miljoner åren, när berg och fossil registrerar temperaturer, koldioxidhalter och andra miljövariabler finns.

Jordens klimat för 100 miljoner år sedan var mycket annorlunda än idag. Under mitten av Kriten, polerna var 20 till 40 grader Celsius varmare än nuvarande. Koldioxid i luften var mer än dubbelt dagens koncentrationer. Havet var 100 meter (330 fot) högre, och dinosaurier vandrade nära de isfria stolparna.

Forskarna skapade en datasimulering av de flöden av kol som krävs för att matcha alla geologiska poster, på så sätt återger den dramatiska övergången från den varma krittiden till idag.

"Vi fann att för att kunna förklara alla data - temperatur, CO2, havskemi, allt - beroende av kemisk vittring av temperaturen måste vara mycket svagare än vad som vanligtvis antogs, "Krissansen-Totton sa." Du måste också ha något annat som förändrar vittringstakten som inte har något med temperaturen att göra. "

Geologer hade tidigare uppskattat att en temperaturökning på 7 C skulle fördubbla hastigheten för kemisk vittring. Men de nya resultaten visar att mer än tre gånger det temperaturhoppet, eller 24 C, krävs för att fördubbla den hastighet vid vilken bergart tvättas bort.

"Det är bara en mycket mindre effektiv termostat, "Sa Krissansen-Totton.

Författarna föreslår att en annan mekanism som styr vittringshastigheten kan vara hur mycket mark som exponeras över havsnivån och brantheten på jordens yta. När den tibetanska platån bildades för cirka 50 miljoner år sedan, de brantare ytorna kan ha ökat den globala hastigheten

av kemisk vittring, dra ner mer koldioxid och få ner klimatet till dagens mer måttliga temperaturer.

"I efterhand, våra resultat är mycket meningsfulla, "Catling sa." Stenar berättar att jorden har haft stora svängningar i temperaturen under geologisk historia, så jordens naturliga termostat kan inte vara mycket tät. "

Deras beräkningar indikerar också ett starkare samband mellan atmosfärisk CO2 och temperatur, kallas klimatkänslighet. Fördubbling av koldioxid i atmosfären utlöste så småningom en ökning med 5 eller 6 grader Celsius i globala temperaturer, vilket är ungefär det dubbla av de typiska prognoserna för temperaturförändringar över århundraden för en liknande fördubbling av CO2 på grund av mänskliga utsläpp.

Även om det inte är det sista ordet, forskare sa, dessa siffror är dåliga nyheter för dagens klimatskift.

"Vad allt detta betyder är att på mycket lång sikt, våra avlägsna ättlingar kan förvänta sig mer uppvärmning mycket längre om koldioxidhalter och temperaturer fortsätter att stiga, Sa Catling.

Forskarna kommer nu att tillämpa sina beräkningar på andra perioder av det geologiska förflutna.

"Detta kommer att få konsekvenser för kolcyklerna för andra tider i jordens historia och in i dess framtid, och eventuellt för andra steniga planeter bortom solsystemet, "Sa Krissansen-Totton.