Articles

今までで最もホットな地球は何ですか?

この記事は2014年に最初に出版され、それ以来出版された新しい研究を含むように更新されました。 この記事は、過去の気温に関する2部構成のシリーズの1つであり、地球がどのように暖かくなったかを含む「最近。”

私たちの4.54億年前の惑星は、おそらくそれはまだ太陽系の周りにcareening他の岩の破片(微惑星)と衝突していたその最初の日に、その最も熱い温度を経験 これらの衝突の熱は地球を溶融状態に保ち、大気中の最高温度は華氏3,600°上昇しました。しかし、最初に灼熱した数千年の後でさえ、惑星はしばしば今よりもはるかに暖かくなっています。

最も温暖な時期の一つは、600万年前から800万年前の新原生代として知られる地質時代であった。 また、500万年前から250万年前の間にも頻繁にうだるような状態が続いていた。 この1億年の間に二つの大きな熱スパイクが起こりました: 白亜紀の高温温室(約92万年前)、および古新世-始新世の熱最大値(約56万年前)。

エミリー Greenhalghによる漫画、NOAA Climate.gov.

ホットの歴史

温度計や気象観測所からの温度記録は、私たちの惑星の4.54億年の長寿命のほんの一部にしか存在しません。 しかし、岩石、化石、結晶、海洋堆積物、化石化したサンゴ礁、年輪、氷床コアの化学的および構造的特徴である間接的な手がかりを研究することで、科学者は過去の気温を推測することができます。

これらの技術のどれも非常に初期の地球に役立つものではありません。 ハデス(はい、それはハデスのようだったので)として知られている時間の間に、私たちの若い太陽系内の他の大きな微惑星との地球の衝突—地球との影 地球上の岩石はずっと前から生き残っていないので、科学者たちは月の観測と天文モデルに基づいて初期の地球の状態を推定してきました。 月を生成した衝突の後、惑星は約2,300ケルビン(3,680°F)であったと推定された。

地球の月を生み出した衝突はどのように見えたかもしれません。 初期の太陽系での地球と岩石の破片の衝突は、表面が溶融し、表面温度が水ぶくれを保っていたでしょう。 画像提供:食べログのおねえさん。

衝突が停止し、惑星が冷却するのに数千万年かかった後でさえ、表面温度は華氏400°を超える可能性がありました。 オーストラリアからのジルコン結晶は、地球自体よりもわずか約150万年若い、私たちの惑星は、科学者が以前に考えていたよりも速く冷却している可能性があることを示唆しています。 それでも、その初期段階では、地球は私たち人間が生き残る可能性があるよりもはるかに高い温度を経験していたでしょう。しかし、地球が最初に形成された暴力的で灼熱の年を除外したとします。

他にいつ地球の表面が膨れ上がったのですか?

冷凍庫を解凍

600万年から800万年前の間に—地質学者が新原生代と呼んでいる期間—証拠は、地球が氷床が極緯度を覆っただけでなく、赤道近くの海面まで広がっていた可能性があるほど寒い氷河期を受けたことを示唆している。 彼らが拡大するにつれて、より多くの日光を宇宙に反射して、氷床は気候を冷却し、彼ら自身の成長を強化しました。 明らかに、地球は冷凍庫に詰まったままではなかったので、惑星はどのように解凍しましたか?

ビュートとして地質時間の漫画の描画、右側は永遠と期間で分割され、左側はそれらの期間からの化石を示しています。

46億年前の形成以来の地球の地質学的歴史を、eonと期間で割ったもので、特定の期間の典型的な化石を示しています。 化石は古代の植物や動物だけでなく、古代の気候も明らかにしています。 アートワーク©レイ*トロール、2010。 許可を得て使用されます。

氷床がますます地球の表面を覆っている間でさえ、構造プレートは漂流して衝突し続けたので、火山活動も続いた。 火山は温室効果ガスの二酸化炭素を放出します。 私たちの現在の、主に氷のない世界では、降雨によるケイ酸塩岩の自然風化は、地質学的な時間スケールにわたって二酸化炭素を消費します。 新原生代の極寒の状態の間に、降雨はまれになった。 火山が二酸化炭素をかき乱し、岩石を風化させて温室効果ガスを消費するために降雨がほとんどまたはまったくないため、気温は上昇しました。科学者たちは、このすべてが実際に約700万年前に起こったという証拠を持っていますか?

最良の証拠のいくつかは、新原生代の氷河堆積物の上に直接横たわっている”キャップ炭酸塩”です。 キャップ炭酸塩-石灰石のようなカルシウムが豊富な岩の層—暖かい水の中でのみ形成されます。

ナミビアの岩の形成は、635万年前に作られたごちゃ混ぜ堆積岩のタイプの上に直接横たわっている暖かい水(cap dolostone)でのみ形成される岩のタイプを示しています。 で利用できる教授のスライドからのイメージSnowballEarth.org.

これらの厚く、カルシウムが豊富な岩層が後退する氷河によって残された岩の堆積物の上に直接座っているという事実は、温度が新原生代の終わり近くに有意に上昇し、おそらく華氏90°よりも高い世界平均に達したことを示している。 (今日の世界平均は60°Fよりも低いです)

熱帯北極

スミソニアン機関のプロジェクトは、汎生代のEon、またはおよそ最後の5億年の温度を再構築しようとしています。 2019年に発表された予備的な結果は、地球の気温が繰り返し80°F、さらには90°Fを超えて上昇し、その時間のほとんどを暖かい温度が支配していたことを示しました—氷床や多年生の海氷にはあまりにも暖かいです。 約2億5000万年前、超大陸パンゲアの赤道付近では、泥炭湿地には暑すぎました!

過去半億年にわたる地球の表面温度を示すグラフ's surface temperature over the past half a billion years

スコット-ウィングとブライアン-ヒューバーが率いるスミソニアン機関プロジェクトの予備的な結果過去500万年にわたる地球の平均表面温度。 ほとんどの場合、地球の気温は、永続的な極地の氷冠のためにはあまりにも暖かい(線の赤い部分)ように見えます。 直近の5000万年は例外です。 画像はスミソニアン国立自然史博物館から適応しました。地質学者と古生物学者は、過去1億年の間に地球の気温が2倍にピークに達していることを発見しました。

一つのスパイクは、地球の最後の恐竜が絶滅した約25万年前に、約92万年前に白亜紀のホット温室でした。 広範な火山活動は、大気中の二酸化炭素を後押ししている可能性があります。 気温は非常に高かったので、champsosaurs(ワニのような爬虫類)はカナダの北極のはるか北に住んでいて、南極の近くで暖かい気温の森林が繁栄しました。

もう一つの温室期間は、約55-56万年前の古新世-始新世の熱極大期(PETM)でした。 白亜紀の温室ほど暑くはありませんが、PETMは急速に気温を上昇させました。 古新世と初期の始新世の多くの間、両極には氷冠がなく、ヤシの木とワニは北極圏の上に住んでいました。

暁新世-始新世の熱極大期の頃、米国大陸の多くは亜熱帯環境を持っていました。 この化石の手のひらは、ワイオミング州の化石ビュート国立記念碑からのものです。 画像提供:米国国立公園局。

PETMの間、世界の平均気温は5-8°C(9-14°F)まで上昇し、平均気温は73°Fまで上昇したようです(今日の世界平均は60°F)ほぼ同時に、化石化された植物プランクトンや海洋堆積物のような古気候データは、大気中への二酸化炭素の大量放出を記録し、少なくとも背景濃度

深海の温度は、約56万年前の二つの地質時代の境界で特に暖かいスパイクで、古新世と始新世を通じて一般的に高かった。 遠い過去の気温は、化石有孔虫からの酸素同位体比から推定される。 3500万年前(赤)より前の温度の計算は、氷のない海を前提としており、より最近の条件(灰色)には適用されません。 “Q”はQuarternaryの略です。 NOAA国立気候データセンターのデータを使用したHunter AllenとMichon Scottによるグラフ、courtesy Carrie Morrill。 すべての二酸化炭素がどこから来たのか、そして正確な一連の出来事が何であったのかはまだ不明です。 科学者達は、大規模な内陸の海の乾燥、火山活動、永久凍土の解凍、温暖化する海洋の堆積物からのメタンの放出、巨大な山火事、さらには短期間の彗星さえも考慮しました。

私たちが今まで見たことのないように

地球の最も暑い期間—ハデス、新原生代後期、白亜紀の高温温室、PETM—は人間が存在する前に発生しました。 これらの古代の気候は、私たちの種が今まで見たことのないもののようなものでした。

現代の人間文明は、恒久的な農業と集落を持ち、過去10,000年ほどにわたって発展してきました。 この期間は、一般的に低温と相対的な世界的な(地域ではないにしても)気候の安定性の一つとなっています。 地球の歴史のほとんどと比較して、今日は異常に寒いです;私たちは今、地質学者が間氷期と呼ぶものに住んでいます—氷河期の氷河の間の期間。 しかし、温室効果ガスの排出が地球の気候を暖かくするので、私たちの惑星は長い間最後の氷河を見てきた可能性があります。

英国地質調査所。 温室地球-古代の気候変動の物語。 2020年6月13日発売。

Engber,D.(2012,July5). 地球が今までに得た最もホットなものは何ですか?

Hearling,T.W.,Harvey,T.H.P.,Williams,M.,Leng,M.J.,Lamb,A.L.,Wilby,P.R,Gabbott,S.E.,Pohl,A.,Donnadieu,Y.(2018). 初期のカンブリアの温室気候。 科学の進歩、4(5)、easar5690。

Hoffman,P.F.(2009). スノーボールアース。 2014年2月4日に発売。

Hoffman,P.F.,Schrag,D.P.(2002). 雪玉地球仮説:地球変化の限界をテストします。 テラ-ノヴァ 14(3), 129-155.

Huber,B.T.,MacLeod,K.G.,Watkins,D.K.,Coffin,M.F.(2018). 白亜紀の高温温室気候の上昇と下降。 地球と惑星の変化、167、1-23。

気候変動に関する政府間パネル(IPCC)。 (2013). IPCC第五評価報告書-気候変動2013:物理科学の基礎。 政策立案者のための要約。

Klages,J.P.,Salzmann,U.,Bickert,T.,Hillenbrand,C.-D.,Gohl,K.,Kuhn,G.,Bohaty,S.M.,Titschack,J.,Müller,J.,Frederichs,T.,Bauersachs,T.,Ehrmann,W.,van de Flierdt,T.,Pereira,P.S.,Larter,R.D.,ることを可能にすることを目的としています。 ピーク白亜紀の暖かさの間に南極の近くの温帯雨林。 自然、580(7801)、81-86。

リンジー、R。 (2006年1月)。 古代の結晶は、以前の海を示唆しています。 NASAの地球観測所。 2014年2月4日に発売。

古新世-始新世の熱最大値:炭素循環、気候、および生物圏の摂動であり、将来に影響を与える。 地球惑星科学の年次レビュー、39(1)、489-516。古気候学:どのように我々は過去の気候を推測することができますか?

モンタナ州立大学の微生物生命教育資源。 2020年6月9日に発売。

Retallack,G.J.(2013). ペルム紀と三畳紀の温室危機。 ゴンドワナ研究、24(1)、90-103。

Royer,D.L.,Berner,R.A.,Montañez,I.P.,Tabor,N.J.,Beerling,D.L.(2004). Phanerozoic気候の主要なドライバーとしてのCO2。 GSA今日,14(3),4-10.

サイエンティフィックアメリカンフロンティア。 (2000年(平成19年))。 ディープ-フリーズ 2014年2月4日に発売。

睡眠、N.H.(2010)。 Hadean-Archaean環境。 生物学におけるコールド-スプリング-ハーバーの視点、2(6)。 ドイ:10.1101/cshperspect.a002527

Sun,Y.,Joachimski,M.M.,Wignall,P.B.,Yan,C.,Chen,Y.,Jiang,H.,Wang,L.,Lai,X.(2012). 初期の三畳紀の温室の間に致命的に暑い温度。 科学、338(6105)、366-370。

陸生古気候。 始新世の緯度勾配。 スタンフォード大学大学院地球科学研究科博士課程修了。 2014年2月4日に発売。古生物学のカリフォルニア大学博物館。

始新世とハデスと始新世の時代。 2014年2月4日に発売。

Voosen、P.(2019)。 プロジェクトは、ジェットコースターの気候の500万年をトレースします。 科学、364(6442)、716-717。