Művészi elképzelés egy esőerdőről a mai Nyugat-Antarktisz területén. Image via James McKay/ Alfred Wegener Institute.
Tudósok felfedezték egy mocsaras, mérsékelt égövi esőerdő maradványait, amely körülbelül 90 millió évvel ezelőtt virágzott az Antarktiszon. Meglepetésükre ennek az erdőnek a fosszilis maradványaira bukkantak egy üledékmag-mintában, amelyet 2017 februárjában nyertek a Nyugat-Antarktisz partjainál lévő Amundsen-tenger óceánfenékéről. Ez a minta ősi erdei talajt tartalmazott, amelyben rengeteg megkövesedett növényi pollen és spóra volt. A CT-vizsgálatok megkövesedett növényi gyökerek sűrű hálózatát mutatták ki. Ami megdöbbentő ebben a felfedezésben, az a helyzete. Kilencven millió évvel ezelőtt ez a nyugat-antarktiszi erdő mindössze 560 mérföldre (900 km-re) volt az akkori Déli-sarktól. Mégis meglepően enyhe volt az éghajlata.
A tudósok szerint ezek az enyhe körülmények – az éves átlaghőmérséklet körülbelül 54 Fahrenheit-fok (12 Celsius-fok) – azért voltak lehetségesek, mert az Antarktiszon nem volt jelentős jégtakaró. Úgy tűnik, hogy a szén-dioxid-koncentráció sokkal magasabb volt, mint korábban gondolták. Eredményeiket a Nature szakfolyóirat 2020. április 1-jei számában tették közzé.
Mióta a kontinensek kialakultak, nagy időskálákon keresztül sodródtak egymáshoz képest. Ez a térkép azt mutatja, hogyan helyezkedett el néhányuk a déli féltekén 90 millió évvel ezelőtt. A fehér pluszjel a Déli-sark helyét, a piros X pedig a magminta helyét mutatja. A kép az Alfred Wegener Intézet segítségével készült.
A megkövesedett kréta kori erdőtalajt tartalmazó magmintát a nyugat-antarktiszi Pine Island-gleccser közelében gyűjtötték egy hordozható tengerfenékfúró berendezéssel, amelyet az RV Polarstern kutatóhajóról üzemeltettek. Johann Klages, az Alfred Wegener Intézet geológusa és a tanulmány vezető szerzője közleményben nyilatkozott a mintáról:
Az első hajófedélzeti vizsgálatok során hamar felfigyeltünk az üledékréteg szokatlan színezésére, amely egyértelműen különbözött a felette lévő rétegektől. Ráadásul az első elemzések azt mutatták, hogy az óceánfenék alatt 27-30 méteres mélységben olyan réteget találtunk, amely eredetileg a szárazföldön, nem pedig az óceánban keletkezett.”
A RV Polarstern fedélzetén lévő műveleti központban két pilóta kezeli a hordozható tengerfenékfúrót. Image via T. Ronge/ Alfred Wegener Institute.
Egy újabb meglepetés következett, amikor a tudósok röntgen-CT-vizsgálatnak vetették alá a mintát. A CT-felvételeken látható volt a gyökerek sűrű hálózata, amely olyan makulátlanul megmaradt, hogy az egyes sejtstruktúrák is kivehetőek voltak. Az erdei talajréteg finomszemcsés agyag- és iszaprétegében a kutatók növények megkövesedett virágporát és spóráit találták, köztük néhányat az első virágzó növényektől, amelyeket valaha ilyen magas déli szélességeken találtak.
CT scan of sediment core – Antarctic rainforest from Northumbria University on Vimeo.
Ulrich Salzmann, a Northumbria University munkatársa megjegyezte:
A számos növényi maradvány arra utal, hogy 93-83 millió évvel ezelőtt a Nyugat-Antarktisz partvidéke mocsaras táj volt, ahol mérsékelt égövi esőerdők nőttek – hasonlóan azokhoz az erdőkhöz, amelyek ma is megtalálhatók például Új-Zéland déli szigetén.
Hogyan létezhetett mérsékelt égövi esőerdő a déli szélesség körülbelül 82. fokán, 560 mérföldre (900 kilométerre) a Déli-sark helyétől 90 millió évvel ezelőtt, ahol az erdő minden évben sötétségben volt a négy hónapos sarki éjszaka alatt?
Az elmúlt 140 millió év során a Földön a legmelegebb éghajlat 115 és 80 millió évvel ezelőtt volt. A tudósok korábbi tanulmányokból tudják, hogy a trópusi tengerek felszíni hőmérséklete akár 95 Fahrenheit-fok (35 Celsius-fok) is lehetett, és a tengerszint 560 láb (170 méter) magasabban volt, mint ma. Ez az új üledékmag volt az első lehetőség arra, hogy jobban megértsük a déli sarkvidék éghajlatát a kréta középső időszakában. Az elemzésnek több lépése volt. Klages elmondta:
Azért, hogy pontosabb képet kapjunk arról, milyen volt az éghajlat a kréta ezen legmelegebb szakaszában, először felmértük azokat az éghajlati viszonyokat, amelyek között a növények mai leszármazottai élnek.
A tudósok ezután elemezték a talajmintát – biológiai és geokémiai hőmérséklet- és csapadékmutatókat keresve -, hogy jobban megértsék a csapadék mennyiségét, valamint a levegő és a víz hőmérsékletét az ősi nyugat-antarktiszi esőerdőben.
Az üledékmagmintát feldolgozó tudósok az RV Polarstern kutatóhajó fedélzetén lévő laboratóriumban. Image via Alfred Wegener Institute.
Ezek az elemzések együttesen előzetes betekintést nyújtottak abba a mérsékelt égövi éghajlatba, ahol egykor ez a 90 millió éves mocsaras esőerdő virágzott; mérsékelten bőséges csapadék volt (a tudósok szerint Waleshez hasonló, ami körülbelül 41 hüvelyk lenne ). Az éves átlagos léghőmérséklet 54 Fahrenheit-fok (12 Celsius-fok) volt. Nyáron a hőmérséklet átlagosan 66 Fahrenheit-fok (19 Celsius-fok) volt, a folyók és mocsarak vízhőmérséklete pedig elérte a 68 Fahrenheit-fokot (20 Celsius-fok).
A tudósok által futtatott klímamodellek szerint ezek a körülmények akkor állhattak fenn, ha az Antarktiszon sűrű növényzet volt, kevés jégtakaró volt jelen, vagy nem volt jelen, és a szén-dioxid szintje magasabb volt, mint korábban gondolták. Gerrit Lohmann, az Alfred Wegener Intézet klímamodellezője így nyilatkozott:
A tanulmányunk előtt az volt az általános feltételezés, hogy a globális szén-dioxid-koncentráció a kréta időszakban nagyjából 1000 ppm volt. A modellalapú kísérleteinkben azonban 1120-1680 ppm koncentrációra volt szükség ahhoz, hogy az Antarktiszon elérjük az akkori átlagos hőmérsékletet.
Tina van de Flierdt és Johann Klages tudósok vizsgálják a nyugat-antarktiszi Amundsen-tengerből származó magmintát. Image via T. Ronge/ Alfred Wegener Institute.
Az eredmények jól szemléltetik a szén-dioxidnak a bolygóra gyakorolt erőteljes hatását és a sarki jégtakarók jelentőségét a bolygó hűtésében. Torsten Bickert, a Brémai Egyetem geotudósa elmondta:
Most már tudjuk, hogy a kréta időszakban könnyen lehetett négy egymást követő hónap napfény nélkül. De mivel a szén-dioxid-koncentráció olyan magas volt, a Déli-sark körül ennek ellenére mérsékelt éghajlat uralkodott, jégtömegek nélkül.”
De egy döntő kérdés továbbra is fennáll: hogyan hűlt le később a Föld, és hozta vissza a jégtakarókat? Lohmann szerint az éghajlati szimulációik nem tudták megválaszolni ezt a kérdést; annak megértése, hogyan következett be ez a lehűlés, fontos kutatási terület lesz a klimatológusok számára.
A hordozható tengerfenékfúró berendezés az RV Polarstern kutatóhajó fedélzetén. A kép az Alfred Wegener Intézet segítségével készült.
Az alsó sorban: Az antarktiszi Amundsen-tengerből származó üledékmagmintában felfedezett 90 millió éves esőerdő fosszilis maradványainak elemzése meglepően enyhe éghajlatra utal. Az éghajlati modellek szerint ez azért volt lehetséges, mert a Déli-sarkon alig volt jégtakaró, és a légkörben jelentősen magas volt a szén-dioxid koncentrációja.
Via Alfred Wegener Intézet
Forrás: Alfred Wegener Intézet
Forrás: Alfred Wegener Intézet
Sz: Mérsékelt égövi esőerdők a Déli-sark közelében a kréta kori csúcsmeleg idején
Shireen Gonzaga szabadúszó író, aki szívesen ír a természettudományokról. Emellett műszaki szerkesztő egy csillagászati obszervatóriumban, ahol csillagászok számára készített dokumentáción dolgozik. Shireen számos, a természettel kapcsolatos érdeklődési körrel és hobbival rendelkezik. A marylandi Cockeysville-ben él.