Koncentrationen av koldioxid under en intensiv period av global värme kan ha varit så låg som hälften av den nivå som tidigare föreslagits av forskare, enligt en ny Dartmouth College-studie.

Studien fann att koldioxiden kan ha varit mindre än 1000 delar per miljon, eller ppm, under jordens tidiga eocenperiod. Detta strider mot att tro att koncentrationsnivåerna var så höga som 2000 ppm under samma tidsram.

Som jämförelse, nuvarande nivåer av koldioxid som observerats vid NOAAs Mauna Loa-observatorium är cirka 400 ppm.

"Denna forskning ger viktig information om planetens klimatförflutna och lägger till ett viktigt kapitel i jordens historiebok, sa Ying Cui, Obering postdoktor vid Dartmouth College.

Klimatforskare fokuserar på den tidiga eocenen, en så kallad "superväxthusperiod", för att bättre förstå hur jorden historiskt reagerar på förändringar i koldioxidnivåer, och hjälpa till att göra bättre klimatprognoser. Både Arktis och Antarktis var isfria under denna tidsperiod eftersom temperaturen i genomsnitt var cirka 10 grader Celsius varmare än idag.

Den tidiga eocenen kännetecknades också av fem perioder av extrem värme – känd som hypertermi – som inträffade för mellan 52-56 miljoner år sedan när jorden värmde ytterligare 2 C - 8 C över de redan högre temperaturerna.

Även om det inte fanns några bilar eller kraftverk för 56 miljoner år sedan, samma kol som är rikt på isotopen kol-12 släpptes ut i atmosfären. Ända tills nu, forskare har brottats med var det kolet kom ifrån, vad som utlöste dess release, och i vilken utsträckning koldioxid stod för uppvärmningen i förhållande till andra växthusgaser.

Det går inte att få tillgång till information om koldioxid från iskärnor som bara går tillbaka till cirka 800, 000 år, forskargruppen använde en ny metod för att rekonstruera nivåer av koldioxid som är förknippade med temperaturtopparna under den tidiga eocenen.

Dartmouth-forskningsresultatet härleddes genom att bedöma tidigare koldioxidkoncentrationer med hjälp av sedimentprover som hittats på land- och djuphavsborrplatser. Förhållandet mellan kol-12 och kol-13 isotoper i dessa prover hjälpte laget att fastställa att den mest sannolika källan till kolet kom från upptining av permafrost under den studerade perioden.

"Detta förändrar vår förståelse av vad koncentrationen av koldioxid bör vara i förhållande till den globala temperaturen samt hur vi bör se över klimatmodeller för att bättre kunna projicera framtida klimatförändringar, sa Cui.

Medan Dartmouth forskar, publiceras i tidskriften Earth and Planetary Science Letters , finner att kolet med största sannolikhet frigjordes av permafrostens upptining, Det finns fortfarande frågor om vad som utlöste uppvärmningen som orsakade utsläpp av extra kol i atmosfären. Separat forskning pekar på rollerna för extrem vulkanisk aktivitet och vattenånga under jordens tidigare uppvärmningsperioder.

"Utmaningen är att rekonstruera vad den tidigare koldioxidkoncentrationen är och att använda dessa geokemiska proxyservrar så gott vi kan - i huvudsak, hur kan vi bäst tolka dessa register med geologiska arkiv, sa Cui.

Även om man fokuserar på en tidsram som är över 50 miljoner år sedan, Cui säger att forskningen är direkt relaterad till ansträngningar för att förstå jordens nuvarande uppvärmningstrend, och att projicera hur mänskliga aktiviteter och annan naturlig dynamik kan påverka framtida uppvärmning.

"Det geologiska förflutna kan ge en användbar insikt i vår förståelse av nuvarande och framtida miljöförändringar, " sade Cui. "Policymakare, ekonomer och andra som studerar prognoser om temperatur kan använda denna information för att se hur ekosystemen återhämtar sig efter snabba klimatförändringar och använda den som lärdomar för framtiden."

Forskargruppen hoppas kunna använda den nya tekniken för att bredda förståelsen av koldioxidens roll under en längre sträcka av jordens historia.