Ilmastonmuutosta pidetään tiedeyhteisön, hallitusten, humanitaaristen järjestöjen ja jopa sotilassuunnittelijoiden välillä suurimpana suurimpana uhkana ihmiskunnalle. Nälänhätä, sairaudet, tulvat, siirtymät, äärimmäiset sääolosuhteet ja kaaos, jotka ovat tuloksena, on selvää, että sillä tapaa, jolla saamme planeettamme lämpimämmäksi, on vakavia seurauksia.
Mutta on olemassa useita skenaarioita, joissa nyt tehdyt vahingot voivat johtaa karkaavaan vaikutukseen, joka johtaa joukkoon sukupuuttoon. Tätä mahdollisuutta havainnollistettiin äskettäisessä tutkimuksessa, jonka MIT-professori Daniel Rothman teki NASA: n ja National Science Foundationin (NSF) tuella. Rothmanin mukaan olemme vaarassa ylittää "hiilikynnys", joka voi johtaa karkaisevaan vaikutukseen Maan valtamerellä.
Rothman, geofysiikan professori ja Lorenz-keskuksen pääjohtaja MIT: n Maa-, ilma- ja planeettatieteiden laitoksella, on viettänyt viime vuosina varoittamalla meitä kriittisestä kynnyksestä, jota kohtaamme. Vuonna 2017 hän julkaisi lehden Tieteen kehitys joka varoitti, kuinka maapallon valtameret saattavat pitää riittävästi hiilidioksidia vuoteen 2100 mennessä käynnistääkseen massan sukupuuttoon.
Siitä lähtien Rothman on tarkennut tätä ennustetta tutkimalla tapaa, jolla hiilisykli reagoi sen jälkeen, kun se on ohittanut kriittisen kynnyksen. Hänen uudessa lehdessä, joka ilmestyi Kansallisen tiedeakatemian julkaisut, Rothman käytti yksinkertaista matemaattista mallia, jonka hän kehitti edustamaan hiilen kiertoa maan ylemmässä valtameressä ja miten se voisi toimia käyttäytyessään, kun tämä kynnys ylitetään.
Tämä sykli koostuu hiilen vapautumisesta maan ilmakehään (suurelta osin vulkaanisen toiminnan kautta) ja varastoimisesta maan vaippaan karbonaattimineraalien muodossa. Valtameremme toimivat myös ”hiilinieluina” poistaen ilmakehän hiili ilmasta ja muuttamalla sen hiilihapoksi. Tämä sykli on pitänyt planeetan lämpötilat ja valtameren happamustasot vakaina ajan myötä.
Kun ilmakehän hiilidioksidi liukenee meriveteen, sen vaikutus vähenee myös valtameren karbonaatti-ionien pitoisuuksissa. Kun ne laskevat tietyn kynnyksen alapuolelle, kalsiumkarbonaatista valmistetut kuoret alkavat liueta ja organismeista, jotka niistä riippuvat suojelusta, on vaikeampi selviytyä.
Tämä on haitallista kahdesta syystä. Toisaalta se tarkoittaa, että tärkeä osa meren elinkaaren alkaisi hävitä. Kuorilla on toisaalta tärkeä rooli hiilidioksidin poistamisessa ylemmästä valtamerestä. Tämä tapahtuu seurauksena siitä, että organismit luottavat kuoriinsa auttaakseen niitä uppoutumaan merenpohjaan kantaen mukanaan detritaalista orgaanista hiiltä.
Siksi ilmakehän hiilidioksidin lisääntyminen (ja siitä johtuva valtamerten happamoituminen) tarkoittaa vähemmän kalkkisoivia organismeja ja vähemmän hiilidioksidia. Kuten Rothman selitti äskettäisessä MIT News -haastattelussa:
”Se on positiivinen palaute. Lisää hiilidioksidia johtaa enemmän hiilidioksidia. Matemaattisesta näkökulmasta kysymys on, onko tällainen palaute riittävä tekemään järjestelmästä epävakaa? "
Tämä prosessi on tapahtunut monta kertaa maapallon historian aikana. Kuten Rothman totesi tutkimuksessaan, sedimenttikerrosten tutkimuksesta saadut todisteet osoittavat, että valtamerten hiilivarasto muuttui nopeasti (ja sitten talteen) kymmeniä kertoja viimeisen 540 miljoonan vuoden aikana. Näistä dramaattisin tapahtui suunnilleen samaan aikaan kuin neljä viidestä maapallon historian viidestä suuresta joukotutkinnasta.
Jokaisessa näistä tapauksista Rothman päättelee, että hiilidioksidin lisäykset (olivatpa asteittaisia vai yhtäkkiä) lopulta siirtyivät kynnyksen yli, johtaen karkaistun kaskadin vaikutukseen, johon liittyy kemiallisia palautteita. Tämä johti äärimmäiseen valtameren happamoitumiseen ja alkuperäisen liipaisimen vaikutusten vahvistumiseen.
Lisäksi noin puolessa Rothmanin mallin häiriöistä hiilen nousunopeus oli pääosin sama, kun ne aloitettiin. Vaikka aikaisempien laukaisimien taustalla olivat todennäköisesti lisääntynyt tulivuoren aktiivisuus tai muut luonnolliset tapahtumat, näitä tapahtui kymmenien tuhansien vuosien aikana. Nykyään ihmiskunta pumppaa hiilidioksidia2 ilmakehään nopeudella, jota aiemmin ei ollut ennen kuultu geologisessa tutkimuksessa.
Tämä oli yksi Rothmanin tutkimuksen tärkeimmistä havainnoista, jotka osoittivat, että CO2 esiteltynä, on tärkeä rooli järjestelmän tyrmäyksessä. Hiiliprosessin vaatimattomat häiriöt tasaantuvat ajan kuluessa eivätkä vaikuta merien kokonaisvakauteen, mutta hiilidioksidin nopea käyttöönotto2 johtaisi positiivisten palautteiden kaskadiin, joka herättää ongelmaa.
Nykyään Rothman väittää, että olemme ”kiihtyvyyden puolella”, ja jos se tapahtuu, siitä saatava palaute ja vaikutukset ovat todennäköisesti samanlaisia kuin aiemmat globaalit katastrofit. "Kun olemme ylittäneet kynnyksen, miten pääsimme sinne, ei ole väliä", hän sanoi. "Kun pääset siitä yli, sinun on käsiteltävä sitä, miten maapallo toimii, ja se jatkaa omalla ajollaan."
Plussapuolena hänen tutkimuksensa osoitti myös, että Maan valtameret (nykyisen happamuuden tason perusteella) palautuvat tasapainoon lopulta, mutta vasta kymmenien tuhansien vuosien kuluttua. Tämä malli on sopusoinnussa geologisten tietojen kanssa, erityisesti ainakin kolmella massaturistuksella, joiden uskotaan liittyvän jatkuvaan massiiviseen vulkaanisuuteen.
Toisin sanoen, jos antropogeeniset hiilidioksidipäästöt ylittävät kynnyksen ja jatkavat sen ylittämistä, seuraukset voivat olla aivan yhtä vakavat kuin aikaisemmissa joukkoseisokissa. "On vaikea tietää, kuinka asiat loppuaan ottaen huomioon, mitä tänään tapahtuu", Rothman sanoi. ”Mutta olemme todennäköisesti lähellä kriittistä kynnystä. Mikä tahansa piikki saavuttaa maksimiansa noin 10 000 vuoden kuluttua. Toivottavasti se antaisi meille aikaa löytää ratkaisu. ”
Jo tiedeyhteisö tunnustaa, että ihmisen toiminnan aiheuttama CO2 päästöillä on vaikutusta maan ympäristöön - vaikutus, joka voitiin tuntea vuosituhansien ajan. Tämä tutkimus kuitenkin viittaa siihen, että nämä seuraukset saattavat olla paljon dramaattisempia kuin aiemmin odotettiin ja voivat olla peruuttamattomia tietyn ajankohdan jälkeen. Jollei muuta, Rothmanin tutkimus korostaa ratkaisujen tarvetta toteuttaa nyt, kun aikaa on vielä.
