En snabb temperaturhöjning på den gamla jorden utlöste ett klimatsvar som kan ha förlängt uppvärmningen i många tusen år, enligt forskare.

Deras studie, publicerad online i Naturgeovetenskap , ger nya bevis på en klimatåterkoppling som kan förklara den långa varaktigheten av Paleocene-Eocene Thermal Maximum (PETM), som anses vara den bästa analogen för moderna klimatförändringar.

Resultaten tyder också på att klimatförändringar idag kan ha långvariga effekter på den globala temperaturen även om människor kan begränsa utsläppen av växthusgaser.

"Vi hittade bevis för en återkoppling som sker med snabb uppvärmning som kan släppa ut ännu mer koldioxid i atmosfären, "sa Shelby Lyons, doktorand i geovetenskap vid Penn State. "Denna feedback kan ha förlängt PETM -klimathändelsen i tiotals eller hundratusentals år. Vi antar att detta också är något som kan inträffa i framtiden."

Ökad erosion under PETM, för ungefär 56 miljoner år sedan, frigjort stora mängder fossilt kol lagrat i bergarter och släppt ut tillräckligt med koldioxid, en växthusgas, in i atmosfären för att påverka temperaturer på lång sikt, sa forskare.

Forskare hittade bevis för den massiva koldioxidutsläpp i fossila kärnor i kustnära sediment. De analyserade proverna med en innovativ molekylär teknik som gjorde det möjligt för dem att spåra hur processer som erosion flyttade kol på djupet.

"Denna teknik använder molekyler i en riktigt innovativ, out-of-the-box sätt att spåra fossilt kol, "sa Katherine Freeman, Evan Pugh universitetsprofessor i geovetenskap vid Penn State. "Vi har inte riktigt kunnat göra det förut."

Globala temperaturer ökade med cirka 9 till 14,4 grader Fahrenheit under PETM, radikalt förändrade förhållanden på jorden. Svåra stormar och översvämningar blev vanligare, och det varma, vått väder ledde till ökad erosion av stenar.

När erosionen bar ner i bergen under tusentals år, kol släpptes från stenar och transporterades av floder till hav, där några begravdes på nytt i kustnära sediment. Längs vägen, en del av kolet kom in i atmosfären som växthusgas.

"Det vi hittade i register var signaturer av koltransporter som indikerade att det förekom massiva erosionsregimer på land, "Lyons sa." Kol låstes på land och under PETM flyttades det och begravdes igen. Vi var intresserade av att se hur mycket koldioxid som kunde släppa ut. "

Lyons studerade PETM -kärnprover från Maryland, på en plats som en gång var under vattnet, när hon upptäckte spår av äldre kol som en gång måste ha lagrats i stenar på land. Hon trodde först att proverna var förorenade, men hon hittade liknande bevis i sediment från andra Midatlantiska platser och Tanzania.

Kol i dessa prover delade inte vanliga isotopmönster av liv från PETM och verkade oljiga, som om det hade värmts under långa perioder på en annan plats.

"Det berättade för oss vad vi tittade på i posterna inte bara var material som bildades under PETM, "Sa Lyons." Det var inte bara kol som hade bildats och deponerats vid den tiden, men representerade sannolikt något äldre som transporterades in. "

Forskarna utvecklade en blandningsmodell för att skilja källorna till kol. Baserat på mängden äldre kol i proverna, forskare kunde uppskatta hur mycket koldioxid som släpptes ut under resan från sten till havssediment.

De uppskattade att klimatåterkopplingen kunde ha frigjort tillräckligt med koldioxid för att förklara de cirka 200, 000 års PETM-löptid, något som inte har förståtts väl.

Forskarna sa att resultaten ger en varning om moderna klimatförändringar. Om uppvärmningen når vissa tipppunkter, återkopplingar kan utlösas som har potential att orsaka ännu mer temperaturförändringar.

"En läxa vi kan lära av denna forskning är att kol inte lagras särskilt bra på land när klimatet blir blött och varmt, "Freeman sa." Idag, vi driver systemet ur jämvikt och det kommer inte att snäppa tillbaka, även när vi börjar minska koldioxidutsläppen. "

Ytterligare författare från Penn State är Timothy Bralower, Elizabeth Hajek och Lee Kump, professorer i geovetenskap; och Ellen Polites, en kandidatexamen i geovetenskap. Kump är också dekan vid College of Earth and Mineral Sciences.

Forskare från University of California Santa Cruz, U.S. Geological Survey, University of Delaware och University of Louisiana i Lafayette samarbetade också om detta projekt.