Acest articol a fost publicat pentru prima dată în August 2014 și a fost actualizat pentru a include noi cercetări publicate de atunci. Acest articol este unul dintr-o serie din două părți despre temperaturile trecute, inclusiv cât de cald a fost Pământul „în ultima vreme.”

planeta noastră veche de 4,54 miliarde de ani a experimentat probabil cele mai fierbinți temperaturi în primele sale zile, când încă se ciocnea cu alte resturi stâncoase (planetesimale) care se învârteau în jurul sistemului solar. Căldura acestor coliziuni ar fi menținut pământul topit,cu temperaturi de vârf ale atmosferei în sus de 3.600 de grade Fahrenheit.

chiar și după primele milenii arzătoare, totuși, planeta a fost adesea mult mai caldă decât este acum. Una dintre cele mai calde perioade a fost în perioada geologică cunoscută sub numele de Neoproterozoic, între 600 și 800 de milioane de ani în urmă. Condițiile au fost, de asemenea, frecvent sweltering între 500 milioane și 250 milioane de ani în urmă. Și în ultimii 100 de milioane de ani, au avut loc două vârfuri majore de căldură: Sera caldă cretacică (acum aproximativ 92 de milioane de ani) și maximul termic Paleocen-Eocen (acum aproximativ 56 de milioane de ani).

desen animat de Emily Greenhalgh, NOAA Climate.gov.

Istoricul înregistrărilor de temperatură fierbinte

de la termometre și stații meteorologice există doar pentru o mică parte din viața de 4,54 miliarde de ani a planetei noastre. Studiind indicii indirecte—semnăturile chimice și structurale ale rocilor, fosilelor și cristalelor, sedimentelor oceanice, recifelor fosilizate, inelelor copacilor și miezurilor de gheață—cu toate acestea, oamenii de știință pot deduce temperaturile trecute.

niciuna dintre aceste tehnici nu ajută cu pământul foarte timpuriu. În timpul cunoscut sub numele de Hadean (da, pentru că era ca Hades), coliziunile Pământului cu alte planetesimale mari din tânărul nostru sistem solar—inclusiv unul de dimensiunea lui Marte al cărui impact cu Pământul a creat probabil luna-ar fi topit și vaporizat cea mai mare parte a rocii de la suprafață. Deoarece nici o rocă de pe Pământ nu a supraviețuit atât de mult timp în urmă, oamenii de știință au estimat condițiile timpurii ale Pământului pe baza observațiilor Lunii și a modelelor astronomice. În urma coliziunii care a dat naștere lunii, s-a estimat că planeta a fost în jur de 2.300 Kelvin (3.680 Ft).

cum ar fi putut arăta coliziunea care a dat naștere lunii Pământului. Coliziunile dintre pământ și resturile stâncoase din Sistemul solar timpuriu ar fi menținut suprafața topită și temperaturile de suprafață vezicule. Imagine prin amabilitatea NASA.

chiar și după coliziuni oprit, iar planeta a avut zeci de milioane de ani să se răcească, temperaturile de suprafață au fost probabil mai mult de 400 de Fahrenheit-ul. Cristalele de Zircon din Australia, cu doar aproximativ 150 de milioane de ani mai tinere decât Pământul însuși, sugerează că planeta noastră s-ar fi răcit mai repede decât credeau oamenii de știință anterior. Totuși, în fază incipientă, Pământul ar fi experimentat temperaturi mult mai mari decât am fi putut supraviețui noi, oamenii.

dar să presupunem că excludem anii violenți și înfiorători când pământul s-a format pentru prima dată. Când s-a mai umflat suprafața Pământului?

dezghețarea congelatorului

între 600 și 800 de milioane de ani în urmă—o perioadă de timp pe care geologii o numesc Neoproterozoic—dovezile sugerează că Pământul a trecut printr-o epocă de gheață atât de rece încât straturile de gheață nu numai că au limitat latitudinile polare, dar s-ar fi putut extinde până la nivelul mării în apropierea ecuatorului. Reflectând tot mai multă lumină solară înapoi în spațiu pe măsură ce s-au extins, straturile de gheață au răcit clima și și-au întărit propria creștere. Evident, Pământul nu a rămas blocat în congelator, deci cum s-a dezghețat planeta?

chiar și în timp ce straturile de gheață acopereau din ce în ce mai mult suprafața Pământului, plăcile tectonice au continuat să plutească și să se ciocnească, astfel încât activitatea vulcanică a continuat și ea. Vulcanii emit dioxid de carbon de gaze cu efect de seră. În lumea noastră actuală, cea mai mare parte fără gheață, intemperiile naturale ale rocii de silicat prin precipitații consumă dioxid de carbon pe scări de timp geologice. În timpul condițiilor frigide ale neoproterozoicului, precipitațiile au devenit rare. Cu vulcani churning dioxid de carbon și precipitații puțin sau deloc la vreme roci și consumă gaze cu efect de seră, temperaturile au urcat.

ce dovezi au oamenii de știință că toate acestea s-au întâmplat de fapt acum 700 de milioane de ani? Unele dintre cele mai bune dovezi sunt „carbonații de capac” care se află direct peste depozitele glaciare din epoca neoproterozoică. Carbonații de capac—straturi de rocă bogată în calciu, cum ar fi calcarul-se formează numai în apă caldă.

formațiune de rocă în Namibia care prezintă un tip de rocă care se formează numai în apă caldă (cap dolostone) situată direct peste un tip de rocă sedimentară amestecată, datată cu 635 de milioane de ani în urmă, care se găsește în mod obișnuit la marginea ghețarilor (diamictite). Imagine din diapozitivele didactice disponibile la SnowballEarth.org.

faptul că aceste straturi groase de rocă bogate în calciu s-au așezat direct deasupra depozitelor de rocă lăsate în urmă de ghețarii care se retrag indică faptul că temperaturile au crescut semnificativ aproape de sfârșitul neoproterozoicului, ajungând probabil la o medie globală mai mare de 90 de Fahrenheit-uri. (Media globală de astăzi este mai mică de 60 de metri cubi F.)

Arctica tropicală

un proiect Smithsonian Institution a încercat să reconstruiască temperaturile pentru Eonul Fanerozoic, sau aproximativ în ultima jumătate de miliard de ani. Rezultatele preliminare publicate în 2019 au arătat că temperaturile calde domină în cea mai mare parte a timpului, temperaturile globale crescând în mod repetat peste 80 de metri cubi și chiar 90 de metri cubi—mult prea calde pentru straturile de gheață sau gheața marină perenă. Acum aproximativ 250 de milioane de ani, în jurul ecuatorului supercontinentului Pangea, era chiar prea cald pentru mlaștinile de turbă!

rezultatele preliminare ale unui proiect Smithsonian Institution condus de Scott Wing și Brian Huber, care arată temperatura medie a suprafeței pământului în ultimii 500 de milioane de ani. De cele mai multe ori, temperaturile globale par să fi fost prea calde (porțiuni roșii de linie) pentru calotele polare persistente. Ultimii 50 de milioane de ani sunt o excepție. Imagine adaptată de la Muzeul Național de Istorie Naturală Smithsonian.

geologii și paleontologii au descoperit că, în ultimii 100 de milioane de ani, temperaturile globale au atins un maxim de două ori. Un vârf a fost Sera fierbinte din Cretacic cu aproximativ 92 de milioane de ani în urmă, cu aproximativ 25 de milioane de ani înainte ca ultimii dinozauri ai pământului să dispară. Este posibil ca activitatea vulcanică răspândită să fi amplificat dioxidul de carbon atmosferic. Temperaturile au fost atât de ridicate încât champsosaurii (reptile asemănătoare crocodilului) au trăit până la nord până în Arctica Canadiană, iar pădurile cu temperaturi calde au prosperat lângă polul sud.

o altă perioadă de seră a fost maximul termic Paleocen-Eocen (PETM) în urmă cu aproximativ 55-56 milioane de ani. Deși nu la fel de fierbinte ca sera cretacică, PETM a adus temperaturi în creștere rapidă. În cea mai mare parte a Paleocenului și a Eocenului timpuriu, polonezii nu aveau calote de gheață, iar palmierii și crocodilii trăiau deasupra Cercului Arctic.

în perioada maximului termic Paleocen-Eocen, o mare parte din Statele Unite continentale aveau un mediu subtropical. Această palmă fosilă este de la Monumentul Național Fossil Butte, Wyoming. Pentru imagine, mulțumim U. S. National Park Service.

în timpul PETM, temperatura medie globală pare să fi crescut cu până la 5-8 ct (9-14 CTF) până la o temperatură medie de 73 CTF (din nou, Media globală de astăzi este timidă de 60 CTF.) Aproximativ în același timp, datele paleoclimatice, cum ar fi fitoplanctonul fosilizat și sedimentele oceanice, înregistrează o eliberare masivă de dioxid de carbon în atmosferă, cel puțin dublând sau chiar cvadruplând concentrațiile de fond.

Temperaturile oceanelor adânci au fost în general ridicate în Paleocen și Eocen, cu un vârf deosebit de cald la granița dintre cele două epoci geologice în urmă cu aproximativ 56 de milioane de ani. Temperaturile din trecutul îndepărtat sunt deduse din proxy-uri (raporturile izotopilor de oxigen din foraminiferele fosile). Calculul temperaturilor înainte de 35 de milioane de ani în urmă (roșu) presupune un ocean fără gheață și nu se aplică condițiilor mai recente (gri). „Q” standuri de Quarternary. Grafic de Hunter Allen și Michon Scott, folosind date de la Centrul Național de date climatice NOAA, curtoazie Carrie Morrill.

este încă incert de unde provine tot dioxidul de carbon și care a fost secvența exactă a evenimentelor. Oamenii de știință au luat în considerare uscarea marilor mări interioare, activitatea vulcanică, dezghețarea permafrostului, eliberarea metanului din încălzirea sedimentelor oceanice, incendii uriașe și chiar—pe scurt—o cometă.

ca nimic din ceea ce am văzut vreodată

cele mai fierbinți perioade ale Pământului—Hadeanul, neoproterozoicul târziu, Sera fierbinte cretacică, PETM—au avut loc înainte ca oamenii să existe. Aceste climate antice ar fi fost ca nimic din specia noastră nu a văzut vreodată.

civilizația umană modernă, cu agricultura și așezările sale permanente, s-a dezvoltat în ultimii 10.000 de ani sau cam așa ceva. Perioada a fost, în general, una de temperaturi scăzute și relativă stabilitate climatică globală (dacă nu regională). În comparație cu cea mai mare parte a istoriei Pământului, astăzi este neobișnuit de rece; acum trăim în ceea ce geologii numesc un interglaciar—o perioadă între glaciațiile unei ere glaciare. Dar, pe măsură ce emisiile de gaze cu efect de seră încălzesc clima Pământului, este posibil ca planeta noastră să fi văzut ultima glaciație de mult timp.

British Geological Survey. Pământul cu efect de seră — povestea schimbărilor climatice antice. Accesat La 13 Iunie 2020.

Engber, D. (2012, 5 iulie). Care este cea mai fierbinte pe care a ajuns-o vreodată Pământul?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). Un climat de seră Cambrian timpuriu. Progresele științei, 4 (5), easar5690.Hoffman, P. F. (2009). Bulgăre De Zăpadă Pământ. Accesat La 4 Februarie 2014.Hoffman, P. F., Schrag, D. P. (2002). Ipoteza pământului bulgăre de zăpadă: testarea limitelor schimbării globale. Terra Nova. 14(3), 129-155.

Huber, B. T., MacLeod, K. G., Watkins, D. K., sicriu, M. F. (2018). Creșterea și căderea climatului de seră fierbinte Cretacic. Schimbare globală și planetară, 167, 1-23.

Grupul interguvernamental privind schimbările climatice (IPCC). (2013). Al cincilea raport de evaluare IPCC-schimbările climatice 2013: baza științei fizice. Rezumat pentru factorii de decizie politică.

Klages, J. P., Salzmann, U., Bickert, T., Hillenbrand, C.-D., Gohl, K., Kuhn, G., Bohaty, S. M., Titschack, J., M Okticller, J., Frederichs, T., Bauersachs, T., Ehrmann, W., van de Flierdt, T., Pereira, P. S., Larter, R. D., Lohmann, G., niezgodzki, I., Uenzelmann-neben, G., … Dziadek, R. (2020). Păduri tropicale Temperate lângă polul sud în timpul căldurii cretacice de vârf. Natură, 580 (7801), 81-86.

Lindsey, R. (2006, 1 martie). Cristalele antice sugerează Oceanul anterior. Observatorul pământului NASA. Accesat La 4 Februarie 2014.

McInerney, F. A.,& Wing, S. L. (2011). Maximul termic Paleocen-Eocen: o perturbare a ciclului carbonului, a climei și a Biosferei cu implicații pentru viitor. Revizuirea anuală a științelor Pământului și planetare, 39(1), 489-516.

Paleoclimatologie: cum putem deduce climatele trecute? Resurse Educaționale Pentru Viața Microbiană, Universitatea De Stat Din Montana. Accesat La 9 Iunie 2020.

Retallack, G. J. (2013). Crizele de seră permiene și triasice. Cercetarea Gondwana, 24 (1), 90-103.

Royer, D. L., Berner, R. A., monta Inktsez, I. P., Tabor, N. J., Beerling, D. L. (2004). CO2 ca motor principal al climatului Fanerozoic. GSA astăzi, 14 (3), 4-10.

frontierele americane științifice. (2000, 19 decembrie). Îngheț. Accesat La 4 Februarie 2014.

somn, N. H. (2010). Mediul Hadean-Archaean. Perspectivele portului rece de primăvară în biologie, 2 (6). doi: 10.1101/cshperspect.a002527

Sun, Y., Joachimski, M. M., Wignall, P. B., Yan, C., Chen, Y., Jiang, H., Wang, L., Lai, X. (2012). Temperaturi letale calde în timpul serii triasice timpurii. Știință, 338 (6105), 366-370.

Paleoclimatul terestru. Gradienți latitudinali eoceni. Universitatea Stanford școala de științe ale Pământului. Accesat La 4 Februarie 2014.

Muzeul de Paleontologie al Universității din California. Eonul Archean și Hadeanul și epoca Eocenului. Accesat La 4 Februarie 2014.

Voosen, P. (2019). Proiectul urmărește 500 de milioane de ani de climă roller-coaster. Știință, 364 (6442), 716-717.