Vores planet bliver varmere i dag, det er en kendsgerning. Men det er ikke den varmeste tid i vores planets historie – langt fra, faktisk. På forskellige tidspunkter for millioner eller milliarder af år siden var Jorden meget mere varm, end den er nu.
En af de mest bemærkelsesværdige hedeture fandt sted for 56 millioner år siden under det palæocæne og eocæne termiske maksimum (PETM). Det var en relativt kort periode med hurtig, unormal opvarmning. I den periode steg temperaturen, som i forvejen lå langt over det normale, med ca. 5 grader celsius (9 grader Fahrenheit) i løbet af blot et par tusinde år. Der herskede tropiske forhold langt ud over ækvator, og iskapper var helt fraværende ved polerne.
Virkningerne på livet var dramatiske. Marine organismer døde i massevis, da de ikke kunne klare sig i det varmere vand. I mellemtiden nød pattedyrene godt af det og spredte og diversificerede sig hurtigt i årtusinderne derefter, hvilket lagde grunden til fremtidige arter, herunder os.
PETM er også et benchmark for vores nuværende klima og giver indsigt i, hvordan det ser ud, når Jorden opvarmes hurtigt, mens kulstof løber ud i atmosfæren.
Men PETM blev ikke indledt af atmosfærisk kulstof, selv om kulstof forværrede temperaturstigningerne. I stedet siger en gruppe forskere fra University of Hawaii og Utrecht University nu, at det var et sammenfald af astronomiske og jordiske forhold, der tilsammen fik vores planet til at tippe ud over kanten.
Fundet, der er offentliggjort i Science, bidrager til vores forståelse af, hvordan ændringer i Jordens bane påvirker klimaet. Det giver også indsigt i en sjælden historisk præcedens for vores nuværende æra med global opvarmning.
Orbital Oddities
Det springende punkt er, at Jordens bane ikke er den perfekte, stabile cirkel, som vi normalt forestiller os. Vores bane rundt om solen ligner faktisk en meget let sammenpresset cirkel, eller ellipse. Astronomer kalder dette for excentricitet, og den varierer på forudsigelig vis over tid og bliver mere eller mindre sammenpresset i en regelmæssig cyklus. Men graden af excentricitet har mærkbare, om end subtile, virkninger på klimaet, siger Richard Zeebe, oceanograf fra University of Hawaii og medforfatter til undersøgelsen.
“Hvis vi ser på de seneste 100 millioner år, ser vi tydelige sammenhænge mellem ændringer i excentricitet og klima,” siger han.
Han og hans medforfatter Lucas Lourens brugte en sedimentkerne fra det sydlige Atlanterhav til at spore ændringer i Jordens excentricitet omkring tiden for PETM. Ved at se på, hvilke typer af sediment der blev lagt oven på hinanden, så de et regelmæssigt mønster, der stemte overens med cyklusser af excentricitet fra astronomiske modeller. Fordi sedimenter ændrer sig på en forudsigelig måde, når klimaet ændrer sig, er de en god proxy for variationer i Jordens bane, siger forfatterne.
Med metoden var de i stand til at lokalisere PETM’s pludselige temperaturspids for 56 millioner år siden, lige da Jordens bane var mest excentrisk, eller elliptisk.
En mere excentrisk bane ville betyde, at mere solstråling rammer Jorden, siger Zeebe. Så det giver mening, at det ville forårsage opvarmning. Og Jordens klima var allerede varmt på det tidspunkt, hvilket betyder, at det kan have været forberedt til den slags feedbackmekanismer, der førte til PETM.
“Der er tegn på, at dette simpelthen udløste en tærskeladfærd”, siger han. “Så du varmer langsomt op, langsomt, langsomt, langsomt, og så har du en udløser som excentricitet, som så kan forårsage feedbacks, der i bund og grund resulterer i PETM.”
De kvælende forhold varede i omkring 170.000 år, siger Zeebe, hvilket er en længere periode, end nogle tidligere skøn har antaget.
Moderne analog
Den nye forklaring på PETM er fascinerende i sig selv og en påmindelse om, at dynamikken i Jordens kredsløb kan have reelle virkninger på vores liv. Men PETM er også uvurderlig som en ressource til at forstå klimaændringer i dag. Det er en af de få perioder i Jordens historie, hvor klimaet er blevet meget varmt, meget hurtigt, og det kan give et fingerpeg om, hvad vi kan forvente i den nærmeste fremtid.
Udryddelseshændelser og den hurtige flytning af arter til nye levesteder var et af resultaterne af PETM, og virkningerne af disse biologiske forstyrrelser er stadig til stede i dag. Klimaændringerne stresser på samme måde arter over hele kloden, mens andre får adgang til nye levesteder.
Og PETM lyder også som en advarsel til os, som om vi stadig havde brug for det. Selv om Jorden endnu ikke er i fare for den ekstreme opvarmning, som vi så for 56 millioner år siden, kan blot nogle få grader have katastrofale konsekvenser. Den slags feedback-effekter, som blot en lille opvarmning udløste dengang, kan ske igen i dag og forvandle en lille ændring til en massiv ændring.
“Hvis man skubber systemet i en retning, reagerer systemet med at gå endnu længere i den retning,” siger Zeebe.