دانشمندان تغییرات شدید دمای زمین در ۴۸۵ میلیون سال گذشته را نشان دادند؛ CO₂ عامل اصلی

پژوهش مشترک مؤسسه اسمیتسونین و دانشگاه آریزونا جزئی‌ترین نمودار تغییرات دمای سطح زمین در ۴۸۵ میلیون سال گذشته را نشان می‌دهد.

در یک مقاله تازه‌منتشرشده در ژورنال Science، دانشمندان یک نمودار از میانگین دمای سطح جهانی (GMST) در طول دوره‌ای بسیار طولانی به دست آورده‌اند. این نمودار نشان می‌دهد که تغییرات دمای زمین در عصر پیدازیستی یا فانِروزوئیک، که در آن گونه‌های مختلف حیات پدیدار شدند، بسیار بیشتر از چیزی بوده است که پیش از این تصور می‌شد.

دانشمندان از یک روش به نام «ادغام داده‌ها» استفاده کردند. در این روش، که ابتدا برای پیش‌بینی آب‌وهوا توسعه پیدا کرده بود، داده‌ها از منابع مختلف، مانند شواهد زمین‌شناخی و مدل‌های اقلیم، ترکیب می‌شوند تا فهمی بهتر از اقلیم‌های بسیار دور به‌دست آید.

در هیچ دوره‌ای در دو میلیون سال گذشته، چیزی شبیه به اقلیمی که برای سال‌های ۲۱۰۰ تا ۲۵۰۰ پیش‌بینی می‌شود پیدا نمی‌کنیم. به همین علت دانشمندان بسیار عقب‌تر رفته‌اند تا بتوانند بفهمند اقلیم زمین در آینده چگونه تغییر خواهد کرد.

تغییرات دمای زمین در دوره فانروزوئیک

این نمودار جدید آشکار می‌کند که تغییرات دما در فانروزوئیک بسیار شدید بوده‌اند. در طول میلیون‌ها سال، GMST از ۱۱ تا ۳۶ درجه سلسیوس متغیر بود. دوره‌های گرمای شدید اغلب با افزایش سطح گاز گلخانه‌ای دی‌اکسیدکربن در اتمسفر پیوند داشتند.

این نشان می‌دهد که دی‌اکسیدکربن تنظیم‌کننده اصلی دمای زمین در مقیاس زمین‌شناختی است. خیلی ساده، وقتی CO₂ کم است، دما پایین است؛ و وقتی CO₂ بالا می‌رود، دما نیز گرم‌تر می‌شود.

این داده‌ها همچنین نشان می‌دهند که GMST فعلی که ۱۵ درجه سلسیوس است، نسبت به بخش عمده‌ای از فانروزوئیک خنک‌تر است. اما انتشار گازهای گلخانه‌ای توسط انسان‌ها سیاره ما را حالا با نرخی سریع‌تر از سریع‌ترین وقایع گرمایش فانروزوئیک گرم می‌کند.

سرعت تغییرات دمای زمین، بسیاری از گونه‌ها و اکوسیستم‌ها را در سراسر زمین تهدید می‌کند و موجب افزایش سریع سطح آب دریا می‌شود. دیگر دوره‌های تغییر اقلیم سریع در فانروزوئیک موجب انقراض‌های جمعی شده بودند.

تهیه GMST

این تحقیق بخشی از یک گالری در موزه اسمیتسونین است که تلاش برای ساخت آن از سال ۲۰۱۸ آغاز شد. در این گالری، با نام «تالار فسیل‌های دیوید اچ. کوک—زمان عمیق»، فسیل‌ها براساس تغییر اقلیم زمین در نیم میلیارد سال گذشته به نمایش درمی‌آیند.

مسئولان موزه می‌خواستند نموداری تهیه کنند تا GMST را در طول فانروزوئیک، که از ۵۴۰ میلیون سال پیش آغاز شده و تا امروز ادامه دارد، به بازدیدکنندگان موزه نشان دهد. اما چنین نموداری وجود نداشت؛ بخشی به این علت که شواهد فسیلی اساساً پیوسته نیستند.

فسیل‌ها سرنخ‌هایی از دماهای باستانی در خود دارند. برای مثال، شیمی پوسته‌های فسیل‌شده دمای اقیانوس‌ها در گذشته‌های دور را نشان می‌دهند. اما این‌ها تنها لحظه‌هایی کوچک را در یک منطقه محدود ثبت کرده‌اند. این امر تعیین دماهای گذشته در مقیاس جهانی را دشوار می‌کند.

به همین علت، پژوهشگران از روش ادغام داده‌ها استفاده کردند. متخصصان آب‌وهوا از این روش استفاده می‌کنند تا با عوامل مختلفی نظیر دما، رطوبت و سرعت باد و ترکیب آن‌ها با مدل‌های آب‌وهوایی، پیش‌بینی‌های دقیق‌تری ارائه دهند.

به همین ترتیب، دانشمندان پژوهش حاضر بیش از ۱۵۰٬۰۰۰ نقطه داده‌ای از آرشیوهای زمین‌شیمیایی مختلف جمع آوری کردند. این داده‌ها شامل دماهای اقیانوسی باستانی بود که از پوسته‌های فسیل‌شده و دیگر مواد باستانی اقیانوسی به دست آمده بودند.

گروهی دیگر از همین دانشمندان بیش از ۸۵۰ مدل شبیه‌سازی اقلیم زمین در دوره‌های مختلف گذشته براساس موقعیت قاره‌ها و ترکیب اتمسفر تهیه کردند. دانشمندان توانستند با ترکیب این دو خط شواهد به یک نمودار دقیق‌تر از تغییرات دمای زمین در ۴۸۵ میلیون سال گذشته برسند.