Varmt och fuktigt:Använda mineraler från gamla jordar, ETH-forskare rekonstruerar klimatet som rådde på jorden för cirka 55 miljoner år sedan. Deras resultat kommer att hjälpa dem att bättre bedöma hur vårt klimat kan se ut i framtiden.

Mellan 57 och 55 miljoner år sedan, den geologiska epok som kallas paleocen slutade och gav plats för eocen. Vid den tiden, atmosfären var i huvudsak översvämmad av växthusgasen koldioxid, med koncentrationsnivåer som når 1, 400 ppm till 4, 000 ppm. Så det är inte svårt att föreställa sig att temperaturen på jorden måste ha liknat en bastu. Det var varmt och fuktigt, och isen på polkapslarna hade försvunnit helt.

Klimatet under den tiden ger forskare en indikation om hur dagens klimat kan utvecklas. Medan förindustriella nivåer av atmosfärisk CO ₂ stod vid 280 sid / min, dagens mått 412 ppm. Klimatforskare tror att CO ₂ utsläpp som genereras av mänsklig aktivitet kan driva denna siffra upp till 1, 000 ppm i slutet av århundradet.

Använda små sideritmineraler i jordprov tagna från tidigare träsk, en grupp forskare från ETH Zürich, Pennsylvania State University och CASP i Cambridge (Storbritannien) rekonstruerade klimatet som rådde i slutet av paleocen och i början av eocen. Deras studie har just publicerats i tidskriften Naturgeovetenskap .

Sideritmineralerna bildades i en syrefri markmiljö som utvecklades under tät vegetation i träsk, som var rikliga längs de varma och fuktiga kustlinjerna i paleocen och eocen.

För att rekonstruera klimatförhållandena från ekvatorn till polarområdena, forskarna studerade sideriter från 13 olika platser. Dessa var alla belägna på norra halvklotet, täcker alla geografiska breddgrader från tropikerna till Arktis.

Rådande luftfuktighet

"Vår rekonstruktion av klimatet baserat på sideritproverna visar att en varm atmosfär också kommer med höga nivåer av fukt, "säger huvudförfattaren Joep van Dijk, som avlade sin doktorsexamen i ETH professor Stefano Bernasconis grupp vid Geologiska institutet 2015 till 2018.

Följaktligen, mellan 57 och 55 miljoner år sedan, den genomsnittliga årliga lufttemperaturen vid ekvatorn där Colombia ligger idag var runt 41 ° C. I det arktiska Sibirien, den genomsnittliga sommartemperaturen var 23 °C.

Med hjälp av sin siderit "hygrometer, "Forskarna visade också att den globala fukthalten i atmosfären, eller den specifika luftfuktigheten, var mycket högre i paleocene- och eocene -epokerna än det är idag. Dessutom, vattenånga förblev i luften längre eftersom specifik luftfuktighet ökade i en högre hastighet än avdunstning och nederbörd. Dock, ökningen av specifik luftfuktighet var inte densamma överallt.

Eftersom de hade tillgång till siderit från alla breddgrader, forskarna kunde också studera det rumsliga mönstret för den specifika luftfuktigheten. De fann att tropikerna och högre breddgrader skulle ha haft mycket höga luftfuktighetsnivåer.

Forskarna tillskriver detta fenomen till vattenånga som transporterades till dessa zoner från subtropen. Specifik fuktighet ökade minst i subtropen. Medan avdunstningen ökade, nederbörd minskade. Detta resulterade i en högre nivå av atmosfärisk vattenånga, som slutligen nådde polerna och ekvatorn. Och den atmosfäriska ångan bar värme med sig.

Klimatforskare observerar fortfarande flödet av vattenånga och värme från subtropen till tropikerna idag. "Latent värmetransport hade sannolikt varit ännu större under eocen, "säger van Dijk." Och ökningen av värmetransporten till höga breddgrader kan mycket väl ha bidragit till intensifieringen av uppvärmningen i polarregionerna, " han lägger till.

Inte tillräckligt med tid att anpassa sig

Dessa nya rön tyder på att dagens globala uppvärmning går hand i hand med ökad transport av fukt, och i förlängning värme, i atmosfären. "Atmosfärisk fukttransport är en nyckelprocess som förstärker uppvärmningen av polarområdena, "förklarar van Dijk.

"Även om CO ₂ innehållet i atmosfären var mycket högre då än det är idag, ökningen av dessa värden skedde under miljontals år, "påpekar han." Saker är annorlunda idag. Sedan industrialiseringen började, människor har mer än fördubblat halten av atmosfärisk CO ₂ under en period på bara 200 år, "förklarar han. Tidigare har djur och växter hade mycket mer tid att anpassa sig till de förändrade klimatförhållandena. "De kan helt enkelt inte hänga med i dagens snabba utveckling, " säger van Dijk.

Ansträngande sökande efter sideritkristaller

Att hitta sideriterna var inte lätt. För en sak, mineralerna är små, plus de förekommer enbart i fossila träsk, som idag ofta bara finns flera kilometer under jordens yta. Detta gjorde det svårt eller till och med omöjligt för forskarna att själva gräva upp sidor. "Vi gjorde flera expeditioner till platser där vi trodde att sideriter kan förekomma men vi hittade dem på bara en av dessa platser, " säger van Dijk.

Lyckligtvis, en av studiens medförfattare – Tim White, en amerikan från Pennsylvania State University – äger världens största samling av siderit.