denna artikel publicerades först i augusti 2014, och den har uppdaterats för att inkludera ny forskning publicerad sedan dess. Denna artikel är en av en tvådelad serie om tidigare temperaturer, inklusive hur varmt jorden har varit ”nyligen.”

vår 4,54 miljarder år gamla planet upplevde förmodligen sina hetaste temperaturer under de tidigaste dagarna, när den fortfarande kolliderade med andra steniga skräp (planetesimaler) som bryr sig runt solsystemet. Värmen från dessa kollisioner skulle ha hållit jorden smält, med topp-of-the-atmosfär temperaturer uppåt på 3,600 oz.

även efter de första brännande årtusendena har planeten dock ofta varit mycket varmare än den är nu. En av de varmaste tiderna var under den geologiska perioden känd som Neoproterozoic, mellan 600 och 800 miljoner år sedan. Förhållandena svällde också ofta mellan 500 miljoner och 250 miljoner år sedan. Och under de senaste 100 miljoner åren inträffade två stora värmespikar: det varma växthuset i krita (för cirka 92 miljoner år sedan) och det termiska maximumet Paleocene-Eocene (för cirka 56 miljoner år sedan).

tecknad av Emily Greenhalgh, NOAA Climate.gov.

historia av heta

temperaturrekord från termometrar och väderstationer finns bara för en liten del av vår planets 4,54 miljarder år långa livslängd. Genom att studera indirekta ledtrådar—de kemiska och strukturella signaturerna av stenar, fossiler och kristaller, havsediment, fossiliserade rev, trädringar och iskärnor-kan forskare dock dra slutsatsen tidigare temperaturer.

ingen av dessa tekniker hjälper till med den mycket tidiga jorden. Under den tid som kallas Hadean (ja, för att det var som Hades) skulle jordens kollisioner med andra stora planetesimaler i vårt unga solsystem—inklusive en Mars-storlek vars påverkan med jorden sannolikt skapade månen—ha smält och förångat mest sten på ytan. Eftersom inga stenar på jorden har överlevt från så länge sedan har forskare uppskattat tidiga jordförhållanden baserat på observationer av månen och på astronomiska modeller. Efter kollisionen som gav upphov till månen uppskattades planeten ha varit cirka 2300 Kelvin (3680 KB f).

vad kollisionen som skapade jordens måne kan ha sett ut. Kollisioner mellan jord och steniga skräp i det tidiga solsystemet skulle ha hållit ytan smält och yttemperaturer blåsande. Bild med tillstånd NASA.

även efter kollisioner stoppades, och planeten hade tiotals miljoner år att svalna, var yttemperaturerna sannolikt mer än 400 kg Fahrenheit. Zirkonkristaller från Australien, bara cirka 150 miljoner år yngre än jorden själv, antyder att vår planet kan ha svalnat snabbare än forskare tidigare trodde. Fortfarande, i sin linda, jorden skulle ha upplevt temperaturer mycket högre än vi människor skulle kunna överleva.

men Antag att vi utesluter de våldsamma och brännande åren när jorden först bildades. När annars har jordens yta svällt?

tina frysen

Mellan 600 och 800 miljoner år sedan – en tidsperiod som geologer kallar Neoproterozoikum – tyder på att jorden genomgick en istid så kall att isarken inte bara begränsade de polära breddgraderna, men kan ha utvidgats hela vägen till havsnivån nära ekvatorn. Reflekterande allt mer solljus tillbaka i rymden när de expanderade, kylde isen klimatet och förstärkte sin egen tillväxt. Uppenbarligen förblev jorden inte fast i frysen,så hur tinade planeten?

även medan isark täckte mer och mer av jordens yta fortsatte tektoniska plattor att driva och kollidera, så vulkanaktiviteten fortsatte också. Vulkaner avger växthusgaser koldioxid. I vår nuvarande, mestadels isfri Värld, den naturliga vittringen av silikatsten genom Nederbörd förbrukar koldioxid över geologiska tidsskalor. Under de fria förhållandena i Neoproterozoic blev nederbörd sällsynt. Med vulkaner spottar ut koldioxid och liten eller ingen nederbörd till väder stenar och konsumera växthusgasen, temperaturen klättrade.

vilka bevis har forskare att allt detta faktiskt hände för 700 miljoner år sedan? Några av de bästa bevisen är ”cap karbonater” som ligger direkt över neoproterozoiska åldersglaciala avlagringar. Cap karbonater-lager av kalciumrika stenar som kalksten—bildas endast i varmt vatten.

bergformation i Namibia som visar en typ av sten som bara bildas i varmt vatten (cap dolostone) som ligger direkt över en typ av jumbled sedimentär sten, daterad till 635 miljoner år sedan, som vanligtvis finns vid glaciärernas marginal (diamictite). Bild från undervisningsbilder finns på SnowballEarth.org.

det faktum att dessa tjocka, kalciumrika berglager satt direkt ovanpå bergavlagringar som lämnats av retirerande glaciärer indikerar att temperaturen steg betydligt nära slutet av Neoproterozoikum, kanske når ett globalt genomsnitt högre än 90 bahrenheit. (Dagens globala medelvärde är lägre än 60 kubo F.)

tropical Arctic

ett Smithsonian Institution-projekt har försökt rekonstruera temperaturer för Phanerozoic Eon, eller ungefär de senaste en halv miljard åren. Preliminära resultat som släpptes 2019 visade att varma temperaturer dominerade större delen av den tiden, med globala temperaturer upprepade gånger stigande över 80 kg f och till och med 90 kg f—alldeles för varmt för isark eller flerårig havsis. För cirka 250 miljoner år sedan, runt ekvatorn i superkontinenten Pangea, var det till och med för varmt för torvmossar!

geologer och paleontologer har funnit att globala temperaturer under de senaste 100 miljoner åren har toppat två gånger. En spik var det varma växthuset för ungefär 92 miljoner år sedan, cirka 25 miljoner år innan jordens sista dinosaurier utrotades. Utbredd vulkanaktivitet kan ha ökat atmosfärisk koldioxid. Temperaturerna var så höga att champsosaurier (krokodilliknande reptiler) bodde så långt norrut som Kanadensiska arktis, och varma temperaturskogar blomstrade nära Sydpolen.

en annan växthusperiod var Paleocene – Eocene Thermal Maximum (PETM) för cirka 55-56 miljoner år sedan. Även om inte riktigt lika varmt som Kretaceous hothouse, petm förde snabbt stigande temperaturer. Under mycket av paleocen och tidig eocen var polerna fria från iskapslar, och palmer och krokodiler bodde ovanför polcirkeln.

runt tiden för Paleocene-Eocene termiska Maximum hade mycket av det kontinentala USA en subtropisk miljö. Denna fossila palm är från Fossil Butte National Monument, Wyoming. Bild med tillstånd U. S. National Park Service.

under PETM verkar den globala medeltemperaturen ha stigit med så mycket som 5-8 C (9-14 F) till en medeltemperatur så hög som 73 F. (återigen är dagens globala genomsnitt blyg av 60 F.) Vid ungefär samma tid registrerar paleoklimatdata som fossiliserad fytoplankton och havsediment en massiv utsläpp av koldioxid i atmosfären, åtminstone fördubbling eller möjligen till och med fyrdubbling av bakgrundskoncentrationerna.

djupa havstemperaturer var generellt höga i hela paleocen och eocen, med en särskilt varm spik vid gränsen mellan de två geologiska epokerna för cirka 56 miljoner år sedan. Temperaturer i det avlägsna förflutet härleds från proxier (syreisotopförhållanden från fossil foraminifera). Beräkningen av temperaturer före 35 miljoner år sedan (röd) förutsätter ett isfritt hav och gäller inte nyare förhållanden (grå). ”Q” står i Quarternary. Graf av Hunter Allen och Michon Scott, med hjälp av data från NOAA National Climatic Data Center, med tillstånd Carrie Morrill.

det är fortfarande osäkert var all koldioxid kom ifrån och vad den exakta sekvensen av händelser var. Forskare har övervägt uttorkning av stora inre hav, vulkanaktivitet, upptining av permafrost, utsläpp av metan från uppvärmning av havsediment, stora bränder och till och med—kort—en komet.

som ingenting vi någonsin sett

jordens hetaste perioder-Hadean, den sena Neoproterozoiska, Kretaceous Hot Greenhouse, PETM-inträffade innan människor existerade. Dessa gamla klimat skulle ha varit som ingenting som vår art någonsin har sett.

den moderna mänskliga civilisationen, med sitt permanenta jordbruk och bosättningar, har utvecklats under bara de senaste 10 000 åren eller så. Perioden har i allmänhet varit en av låga temperaturer och relativ global (om inte regional) klimatstabilitet. Jämfört med större delen av jordens historia är idag ovanligt kallt; vi lever nu i vad geologer kallar en interglacial—en period mellan isbildning av en istid. Men eftersom växthusgasutsläpp värmer jordens klimat är det möjligt att vår planet har sett sin sista isbildning under lång tid.

Brittisk geologisk undersökning. Växthusjord-historien om forntida klimatförändringar. Åtkomst 13 Juni 2020.

Engber, D. (2012, 5 juli). Vad är det hetaste jorden någonsin har fått?

Hearling, T. W., Harvey, T. H. P., Williams, M., Leng, M. J., lamm, A. L., Wilby, P. R, Gabbott, S. E., Pohl, A., Donnadieu, Y. (2018). Ett tidigt Kambriskt växthus klimat. Vetenskap framsteg, 4 (5), easar5690.

Hoffman, P. F. (2009). Snöboll Jorden. Åtkomst 4 Februari 2014.

Hoffman, P. F., Schrag, D. P. (2002). Snowball Earth-hypotesen: testa gränserna för global förändring. Terra Nova. 14(3), 129-155.

Huber, B. T., MacLeod, K. G., Watkins, D. K., Coffin, M. F. (2018). Uppgång och fall av Kretaceous heta växthus klimat. Global och planetarisk förändring, 167, 1-23.

den mellanstatliga panelen för klimatförändringar (IPCC). (2013). IPCC: s femte utvärderingsrapport – klimatförändring 2013: Den fysiska vetenskapliga grunden. Sammanfattning för beslutsfattare.

Klages, J. P., Salzmann, U., Bickert, T., Hillenbrand, C.-D., Gohl, K., Kuhn, G., Bohaty, S. M., Titschack, J., M Sacriller, 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). Tempererade regnskogar nära Sydpolen under toppkrita värme. Natur, 580 (7801), 81-86.

Lindsey, R. (2006, 1 mars). Forntida kristaller föreslår tidigare hav. NASA Earth Observatory. Åtkomst 4 Februari 2014.

McInerney, F. A., & Wing, S. L. (2011). Paleocene-Eocene Thermal Maximum: en störning av kolcykel, klimat och Biosfär med konsekvenser för framtiden. Årlig granskning av jord-och planetvetenskap, 39(1), 489-516.

paleoklimatologi: Hur kan vi dra slutsatsen om tidigare klimat? Mikrobiella Livs Pedagogiska Resurser, Montana State University. Åtkomst 9 Juni 2020.

Retallack, G. J. (2013). Permian och trias växthus kriser. Gondwana Research, 24 (1), 90-103.

Royer, D. L., Berner, R. A., Monta Biisez, IP, Tabor, N. J., Beerling, D. L. (2004). CO2 som en primär drivkraft för Fanerozoiskt klimat. GSA idag, 14 (3), 4-10.

vetenskapliga amerikanska gränser. (2000, 19 December). Frys djupt. Åtkomst 4 Februari 2014.

sömn, Nh (2010). Den Hadean-Arkeiska Miljön. Cold Spring Harbor perspektiv i biologi, 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). Dödligt heta temperaturer under det tidiga triassiska växthuset. Vetenskap, 338 (6105), 366-370.

Terrestrial Paleoklimat. Eocene latitudinala gradienter. Stanford University School of Earth Sciences. Åtkomst 4 Februari 2014.

University of California Museum of Paleontology. Den arkeiska Eon och Hadean och Eocene epok. Åtkomst 4 Februari 2014.

Voosen, P. (2019). Projektet spårar 500 miljoner år av berg-och dalbana klimat. Vetenskap, 364 (6442), 716-717.