Während der Ausbreitung von Säugetieren auf dem Planeten stieg die Temperatur der Erde stark und gefährlich an - und der Planet kann erneut darauf stoßen.
Der Beginn der Ära der Säugetiere war sehr seltsam. Der Planet bewegte sich immer noch weg vom erstaunlichen Verschwinden seiner berühmten Superstars, der Dinosaurier. Der neueste Krater der Erde war immer noch ein dampfendes System hydrothermaler Quellen, die unter dem Golf von Mexiko brodelten. Nach einem solchen Harmagedon einigten sich unsere fassungslosen Vorfahren stillschweigend auf neue Rollen auf einem zufällig geerbten Planeten. Und bald passte sich das Leben neuen Rhythmen an - 15-Meter-Boas, die durch die Gewächshäuser des Dschungels gepflügt wurden, Vögel wuchsen zu gigantischen Ausmaßen und ahmten ihre Cousins nach, die sie verlassen hatten, und Säugetiere erschienen, die den modernen relativ ähnlich waren, die wir erkennen konnten, nachdem sie ein wenig versucht hatten. Und mehrere Millionen Jahre lang, befreit von der eisernen Ferse der verschwundenen Riesen, begannen sie zu experimentieren. Die frühen Wale pflügten die Weiten des pakistanischen Archipels auf vier Beinen und testeten das Leben im Wasser. Die ersten lemurähnlichen Primaten sprangen von den Baumkronen, und alle Arten von Huftieren stürmten durch den Wald hin und her.
Das Erstaunlichste an der frühen Säugetierzeit war jedoch die allgegenwärtige Hitze - es war so heiß, dass vor 50 Millionen Jahren Krokodile, Palmen und
graue Sandhaie hinter dem Polarkreis gefunden wurden. Auf der anderen Seite der blaugrünen Kugel, in den Gewässern, die heute die Antarktis waschen, könnte die Oberflächentemperatur des Wassers unglaubliche 30 ° C erreichen, und in der Antarktis wuchsen fast tropische Wälder. In den Tropen gab es leblose Zonen, die zu heiß waren, als dass einige Pflanzen oder Tiere überleben könnten.
Diese Situation herrschte in der alten Atmosphäre vor, von der 0,1% (1000 ppm) Kohlendioxid waren. Wenn Ihnen diese Zahl bekannt vorkommt - Sie haben Recht -, sollte die Menschheit in diesem Zustand den Planeten bis zum Ende dieses Jahrhunderts bringen. Das sollte uns ein wenig stören.
„Geben Sie mehr CO
2 in die Atmosphäre ab - und erwärmen Sie sich schneller. Dies ist eine äußerst einfache Physik, an die wir bereits im 19. Jahrhundert gedacht haben “, sagt David Naafs, Spezialist für organische Geochemie an der Universität von Bristol. „Aber wie genau sich [der Planet] bis zum Ende des Jahrhunderts erwärmen wird, wissen wir nicht. Aufgrund unserer Forschungen zu alten Klimazonen können wir das mehr sagen, als wir dachten. “
Letzte Woche veröffentlichten Naafs und Kollegen eine Studie in der Zeitschrift Nature Geoscience, in der sie die Landtemperaturen in diesem alten Dampfbad mit einem hohen CO
2 -Gehalt rekonstruierten, der im späten
Paläozän und frühen
Eozän existierte - zu Beginn der Säugetierzeit. Und sie gruben unerwartet brennende Temperaturen aus.
Um das vergangene Land zu studieren, brauchen Wissenschaftler gute Steine, und zum Glück für Geologen und Mineralbergbauunternehmen blieb eine große Menge Kohle im Dschungel und in den Sümpfen aus der frühen Ära der Säugetiere. Das
Powder River Valley in den USA ist zum Beispiel mit fossilen paläozänen Sümpfen gefüllt, die heute etwa 10% des Beitrags zu den Kohlenstoffemissionen in den USA ausmachen. Das Naafs-Team untersuchte Beispiele für minderwertige Kohle,
schwarze Braunkohle oder fossilen Torf. Solche Kohle wurde auf der ganzen Welt gefunden (überall, von offenen Minen in Deutschland bis zu freiliegenden Gesteinen in Neuseeland), und die Zeit ihres Auftretens erstreckte sich vom späten Paläozän bis zum frühen Eozän von 56 bis 48 Millionen Jahren. Wissenschaftler konnten den Zustand des alten Klimas wiederherstellen, indem sie die temperaturempfindlichen Strukturen von
Lipiden analysierten, die von fossilen Bakterien und Archaeen produziert wurden, die in diesen ausgestorbenen Sümpfen leben und in Kohle konserviert sind. Das Team stellte fest, dass in der Vergangenheit im alten Großbritannien, in Deutschland und in Neuseeland mit einem hohen CO
2 -Gehalt die durchschnittlichen Jahrestemperaturen von 23 bis 29 ° C toleriert wurden, was 10 bis 15 ° C wärmer ist als heute.
„Diese Feuchtgebiete sahen heute genauso aus wie tropische Sümpfe - wie die
Everglades am Amazonas“, sagt Naafs. - Europa sah also aus wie die Everglades, und eine so plötzliche Hitzewelle, die wir jetzt [im Hochsommer 2018] erleben, wäre völlig normal. Das heißt, ein solches Klima wäre alltäglich. “
Das heutige heiße Wetter in Europa zwang die Skandinavier zum Sonnenbaden und fuhr zu Hirschstränden bei Temperaturen von 32 ° C innerhalb des Polarkreises. Es löste verheerende Waldbrände in Griechenland aus und verursachte ein unerträgliches Wochenende in Spanien und Portugal. Vor mehr als 50 Millionen Jahren war ein solches Wetter für Breiten von 45 ° bis 60 ° von grundlegender Bedeutung. Und bei solch heißem Wetter, als beispiellose Hitze normal gewesen wäre, hätte eine Welle unerwarteter Hitze unmenschlich gewirkt.
„Vielleicht würde eine Welle heißen Wetters in Europa das Wetter drei Wochen lang auf etwa 40 ° C einstellen. Wir wissen es nicht. " So war das Leben am Ende des Paläozäns und am Anfang des Eozäns in mittleren Breiten. Aber näher am Äquator in diesem globalen Bad hätte die Hitze noch stärker sein müssen, um die Grenzen eines komplexen Lebens zu überwinden. Um herauszufinden, wie grausam das Naafs-Team war, analysierte es Proben von alter Braunkohle aus Indien, die ständig in den Tropen existieren musste. Dieser Subkontinent bewegt sich immer noch entlang des Indischen Ozeans, um sein Rendezvous mit Asien zu treffen und Berge zu erheben. Leider stellte sich heraus, dass die Temperaturen dieser Proben das Maximum überschritten. Sie waren zu hoch, um mit der neu entwickelten Methode gemessen zu werden. Daher bleibt die Frage offen, wie höllisch die Tropen in den frühen Tagen der Existenz unserer Vorfahren waren - Wissenschaftler haben jedoch einige Computer mit der Aufgabe beladen, diese Situation zu rekonstruieren, als wäre sie aus Science-Fiction entstanden.
„Einige Klimamodelle deuten darauf hin, dass die Tropen eine tote Zone mit Temperaturen über 50 ° C waren, beispielsweise in Afrika und Südamerika“, sagt Naafs. "Aber wir haben keine Daten, deshalb wissen wir das nicht."
Naafs 'Arbeit passt in eine größere allgemeine Vorstellung von der Erde als einem fast nicht wiedererkennbaren Gewächshausplaneten in der fernen Vergangenheit. Die Paläontologin Jaelyn Eberle von der University of Colorado kehrte kürzlich in ihr Büro in Boulder von
Ellesmere Island in Kanada jenseits des Polarkreises zurück, wo sie seit den 1990er Jahren forschte. Ellesmere liegt so weit im Norden, wie Sie klettern können, um nicht von Nordamerika abzufallen und den Weihnachtsmann zu treffen. Dort erheben sich leblose Hochländer über den eisgefüllten Fjorden, und nur einsame Rentiere können sich unter dem weiten Himmel von
Nunavut mit Moschusochsen abwechseln. Es gibt dort auch Eisbären, aber Eberly hatte das Glück, noch keinen von ihnen zu treffen - obwohl die Aussicht dort oben auf der Welt einen Witz mit Ihnen spielen kann und der schneeweiße Eishase, der in einer gewissen Entfernung auf seinen Hinterbeinen steht, bedrohlich erscheint.
"Sie nehmen Ihre Waffe heraus, beginnen sich Sorgen zu machen und schauen dann durch das Fernglas - und es ist nur ein Kaninchen", sagt Eberly.
Aber es steigt nicht nur nach Norden, um manchmal Vertreter der Polarfauna zu treffen. Ihr Ziel ist die Fauna wärmerer Zeiten. Obwohl dort oben auf der Welt keine Bäume wachsen, gibt es Stümpfe. Und sie sind ungefähr 50 Millionen Jahre alt.
"Die fossilen Wälder in Ellesmere sind ein spektakulärer Anblick", erzählt Eberly von einem Ökosystem, das in arktischen Böden vergraben ist. "Sobald Sie anfangen, sie im Detail zu studieren, gibt es eine Überraschung - wow, das ist der Dschungel."
Eberly ist eine Paläontologin, die sich auf Wirbeltiere spezialisiert hat, und obwohl ein Moschusochse an ihrem Lager vorbeigehen kann, gibt es unter ihm eine ganze Reihe von Tieren im Boden, die untersucht werden müssen.
„Es gibt Alligatoren, Riesenschildkröten, Primaten, all das. Riesige Tiere, die Flusspferden ähnlich sind, sind die
Coryphodons . Tapire - das heißt, wir haben hier Tapire, die zu Beginn des Eozäns ziemlich nahe am Nordpol lebten, obwohl Tapire heute offensichtlich nicht am Pol leben “, lacht sie.
Die Anwesenheit dieser Tiere weist auf ein sehr warmes Klima hin. Und doch gibt es einen ziemlich großen Unterschied zwischen den traditionellen Prognosen für die Erwärmung in der Zukunft - zum Beispiel die des Zwischenstaatlichen Gremiums für Klimawandel (IPCC), das bis zum Ende des Jahrhunderts von einer Erwärmung um etwa 4 ° C spricht, vorausgesetzt, die aktuellen Emissionen bleiben bestehen und der Meeresspiegel steigt ein paar Zentimeter - und eine fast nicht wiederzuerkennende Erde, die in Steinen vergraben ist und mit ähnlichen CO
2 -Raten auftrat, die Eberly ausgräbt.
Ein offensichtlicher Weg, um die Diskrepanz zu beseitigen, besteht darin, festzustellen, dass die Veränderungen der alten Erde Hunderttausende und Millionen von Jahren gedauert haben und der Planet am Ende des 21. Jahrhunderts nicht aufhören wird, sich zu verändern. Veränderungen, deren Beginn wir bereits beobachten, werden sich auch erst über Jahrtausende voll entfalten - es sei denn, wir ergreifen schnelle Maßnahmen, um sie zu kompensieren. Das letzte Mal war der CO
2 -Gehalt im Pliozän bei 400 ppm (0,04%) vor 3 Millionen Jahren gleich hoch, als der Meeresspiegel etwa 25 m höher war als heute. Offensichtlich hat das Klima noch kein Gleichgewicht mit einer Welt mit diesem CO
2 -Gehalt erreicht.
Und du musst lange warten. In jedem Fall werden wir definitiv nicht bei 400 ppm aufhören. Wenn wir den CO
2 -Gehalt bis zum Ende des Jahrhunderts auf etwa 1000 ppm bringen, wird die Erwärmung nirgendwo hingehen und die Erde wird sich so lange weiter verändern, dass diese Zeit für den Menschen wie eine Ewigkeit erscheint. Und wenn schließlich das Erdsystem ins Gleichgewicht kommt, wird es höchstwahrscheinlich ein Zustand sein, der in der kurzen Evolutionsgeschichte des Homo sapiens nicht zu finden ist. Am unangenehmsten ist, dass die Klimamodelle, auf die wir als Spezies bei der Vorhersage unserer Zukunft angewiesen sind, unsere schwüle Vergangenheit größtenteils nicht vorhergesagt haben. Obwohl sich die Lücke verringert, nähern sich Modelle der Wahrheit, selbst diejenigen, die der Reproduktion des Gewächshauses im frühen Eozän nahe kommen, erfordern eine 16-fache Erhöhung des atmosphärischen CO
2 im Vergleich zu modernen - dies geht weit über das bloße Verdoppeln oder Verdreifachen von CO
2 hinaus was durch Fossilienbestände belegt wird.
Uns fehlt offensichtlich etwas, und Naafs glaubt, dass einer der fehlenden Inhaltsstoffe in den Modellen Methan ist - ein Gas mit einem starken Treibhauseffekt, das dazu beitragen kann, die Lücke zwischen der Welt der Modelle und der Welt der Fossilien zu schließen.
"Wir wissen nichts über Methankreisläufe in diesen Gewächshausperioden", sagt er. "Wir wissen, dass je wärmer es wird, desto mehr Methan geben die Sümpfe ab, aber wir wissen nichts über Methankreisläufe außerhalb der Reichweite von Eisbohrkernen und sie sind nur 800.000 Jahre alt." Wir wissen, dass tropische Sümpfe viel mehr Methan in die Atmosphäre pumpen als kältere Sümpfe. Und wir wissen, dass Methan die Erwärmung in hohen Breiten verbessern kann, und dies kann das fehlende Feedback sein. “
In vielerlei Hinsicht können diese alten Welten nicht mit unseren verglichen werden. Es muss darauf geachtet werden, zwei verschiedene Welten zu vergleichen. Die frühe Ära der Säugetiere war nicht wie der heutige Planet. Die Kontinente waren unterschiedlich gelegen, wodurch der Ozean anders zirkulierte und die Randbedingungen vor 50 Millionen Jahren völlig anders waren als bei uns - während all dieser großartigen Zeit haben sich in der Tektonik, Ozeanographie und Biologie eine Vielzahl von Veränderungen ergeben. Wenn Sie jedoch künstlich genug Treibhausgase in die Atmosphäre pumpen, können Sie laut Naafs viele der wildesten Aspekte der frühen Ära der Säugetiere nachbilden.
"Wenn wir alle fossilen Brennstoffe verbrennen und einige Jahrhunderte warten, können wir in diesen Zustand zurückkehren", sagt er. - Tatsächlich wurde in allen Arten von paläoklimatischen Studien gezeigt, dass ein hoher CO
2 -Gehalt ein sehr warmes Klima bedeutet. Und wenn es sehr warm wird, kann es sehr, sehr warm werden. “