Växthusgaser var den viktigaste drivkraften bakom klimatet under den varmaste perioden de senaste 66 miljoner åren, ge insikt i drivkrafterna bakom långsiktiga klimatförändringar.

Antarktis och Australien separerade runt slutet av eocenen (56 till 22,9 miljoner år sedan), skapa en djupvattenpassage mellan dem och förändrade havscirkulationsmönster. Vissa forskare tror att dessa förändringar var drivkraften bakom kylande temperaturer nära slutet av den eocena "värmeperioden", men vissa tror att sjunkande nivåer av koldioxid var skyldiga.

Om nedkylningen hade orsakats av förändringar i havscirkulationen, områden runt ekvatorn skulle ha värmts upp när polarområdena svalnade, förändra värmefördelningen på jorden. Men att ändra koncentrationen av växthusgaser skulle påverka den totala värmen som fångas i jordens atmosfär, orsakar kylning överallt (inklusive i tropikerna), vilket är vad forskarna fann. Resultaten publicerades i tidskriften Natur .

Den synkroniserade utvecklingen av tropiska och polära temperaturer som vi rekonstruerade kan endast förklaras av växthusgaspåverkan, "sa Margot Cramwinckel, en doktorsexamen kandidat vid Utrecht University i Nederländerna och första författare till uppsatsen. "Våra resultat är unikt kompatibla med hypotesen att den långsiktiga eocena kylningen drevs av växthusgaser. Detta förbättrar avsevärt vår förståelse av drivkrafterna bakom långsiktiga klimatförändringar, vilket är viktigt för att förutsäga utvecklingen av framtida klimatförändringar."

Klimatförändringar har ofta mer intensiva effekter nära polerna än någon annanstans på planeten, ett fenomen som kallas polär förstärkning.

Studien fann att temperaturförändringarna var mer dramatiska nära polerna än i tropikerna under eocen, även om större delen av perioden var extremt varm, lämnar lite eller ingen is nära polerna.

"Även i en i stort sett isfri värld, polerna kyldes mer än tropikerna när temperaturen sjönk, ", sa Cramwinckel. "Detta indikerar att växthusgaspådrivning i sig kan orsaka polär förstärkning."

Forskarna hade ytterligare en fråga om polär förstärkning:når den någon form av gräns?

"Våra resultat stöder tanken att polär förstärkning mättas ut någon gång i varma klimat och inte fortsätter att öka med ytterligare uppvärmning, sa Matthew Huber, en professor i jord, atmosfäriska och planetära vetenskaper vid Purdue University och medförfattare till tidningen.

Som en proxy för temperatur, forskargruppen tittade på membranlipider av enkla, havslevande organismer som kallas Thaumarchaeota som ändrar sin membransammansättning när temperaturen ändras i djuphavssedimentkärnor som borras nära Elfenbenskusten.

De kombinerade dessa observationer med klimatmodeller, producerad av Hubers team på Purdue, att sammanfoga en tidslinje för temperatur under hela eocenen.

"Simuleringarna tog ungefär fyra år av kontinuerlig beräkning för att uppnå ekvilibrerade klimattillstånd vid olika koldioxidnivåer, " sa Huber. "För första gången, klimatmodellen kan fånga de viktigaste trenderna i tropiska havsytemperaturer och temperaturgradienter över ett klimatintervall som omfattar nästan 20 miljoner år. Det enda problemet är att simuleringarna krävde fler koldioxidförändringar än vad som observerats, vilket visar att denna modell inte är tillräckligt känslig för koldioxid."

Historiskt sett forskare har haft problem med att återskapa temperaturgradienter mellan tropikerna och polerna under hela eocenen. Dessa nya klimatmodeller kan övervinna de flesta problem som tidigare modeller står inför.