Ovo je druga u petodijelnoj seriji koju su napisali stručnjaci predstavljeni u Smithsonianovoj novoj fosili - izložba Deep Time koja je otvorena 8. lipnja u Nacionalnom prirodoslovnom muzeju. Cijelu seriju možete pronaći posjetom našem Deep Time Special Report-u
Prije stotina milijuna godina, masivne ledene kape pokrivale su zemaljske kontinente od obale do obale. Samo su vrhovi planetarnih planina stajali iznad leda dok su ledenjaci tlo i probijali se kroz podnožje, polako se vijugajući prema snijegom pokrivenim ravnicama. Tamo gdje su se ledenjaci susreli s oceanima, ogromni blokovi leda i stijena odmicali su se od ledenjaka i spustili u more. Život, uglavnom alge, cijanobakterije i druge bakterije, nekako se zadržao u malim džepovima oceanske vode bez leda. Poput ledene planete u dalekom Sunčevom sustavu, Zemlja je u svojim formativnim godinama, maloljetnička faza poznata kao "Snježna kugla" Zemlja, bila daleko drugačija od današnje plave planete.
Dramatični pomaci u Zemljinoj klimi dugo su fascinirali geoznanstvenice. Geoznanstvenici proučavaju razdoblja kada se Zemlja bitno razlikovala od današnjih kako bi naučili o brzini i vremenu klimatskih promjena. Mističnost planeta gotovo u potpunosti prekrivenog ledom, tako neprepoznatljivog za nas danas, očita je. Neprekidna dvosmislenost poznavanja samo dijela Zemljine priče - priče čija tinta sve više blijedi s vremenom kako se izvorni geološki slojevi recikliraju kako bi postali novi - stvara stalni krug novih otkrića jer su dokazi iterativno isprepleteni.
U osnovi razotkrivanja misterije povijesti našeg planeta nalazi se pitanje: Kako Zemlja djeluje? Zapisi o fosilima ukazuju na dvosmjerne interakcije između života i Zemljinih sustava. Ovim interakcijama upravlja ciklus ugljika, osjetljivi stroj planetarne razmjere koji određuje klimu Zemlje. Konačno, shvatiti kako Zemljin ciklus ugljika funkcionira znači cijeniti ljudski utjecaj koji trenutno utječe na njega: Unatoč dvosmislenosti prošlosti, naša trenutna putanja jedinstveno je sigurna.
Posljednji put kada se Zemlja Snježne kugle dogodila prije 640 milijuna godina, u razdoblju poznato kao kriogenijan. U to se vrijeme složen život još nije razvijao, pa je teško znati koji je dio života propao pod nepristupačnim ledom. Nakon otprilike deset milijuna godina, led se počeo povlačiti, opskrbljujući okeane obilnim hranjivim tvarima za život. Ovaj bife poslije glacijalnog oceana podudara se s prvim dokazima o fosilima za spužve, pa je možda potaknuo nastanak prvih životinja. Na temelju nekoliko preostalih slojeva drevnog morskog dna, znanstvenici smatraju da je planet gotovo u potpunosti zamrznut, ne samo jednom, nego više puta u svojim ranim godinama.
Suprotno tome, druga su razdoblja u Zemljinoj povijesti bila izuzetno topla. Prije pedeset i dva milijuna godina, tijekom eocena, bujne mega-šume močvarnog čempresa i zore crveno drvo okupirale su danas arktički krug, a prve životinje koje bismo prepoznali kao sisari pojavili su se u zapisu o fosilima. Periodi poput eocena često se nazivaju "staklenička" zemlja, jer se zna da se podudaraju s visokim razinama ugljičnog dioksida u atmosferi.
Slično poput Goldilocks u potrazi za kašom koja je upravo odgovarajuće temperature, zemaljska klima se u više navrata uzorkovala iz krajnosti.
Iako bi ideja o prebacivanju između planeta prekrivenih ledom ili močvarama mogla zvučati zastrašujuće, takvi se veliki klimatski pomaci događali u desecima milijuna godina, dajući životu dovoljno evolucijskog vremena za razvoj novih strategija za uspjeh. Ovi spori prijelazi iz stakleničke klime u klimu leda rezultat su suptilnih promjena u Zemljinom geološkom ciklusu ugljika.
Kroz Zemljinu povijest, vulkani su kontinuirano odvodili ugljik pohranjen duboko u Zemljinoj unutrašnjosti kao odgovor na pomicanje tektonskih ploča. Ugljični dioksid (CO2) iz niza vulkana koji iskaču izliva se u atmosferu gdje se otapa u kišnici i pada na Zemlju. Dok ta kišnica prodire kroz tlo, ona rastvara stijenu, skupljajući kalcij na putu. Riječni sustavi dostavljaju kalcij i CO2 u ocean, a kada se taloži kalcijev karbonat ili vapnenac, često zahvaljujući kalcificirajućim organizmima poput korala i mekušaca, CO2 se konačno zaključava.
U nekim je aspektima ciklus ugljika pomalo nalik grijanju kuće s pokvarenim termostatom: kada peć ispušta previše topline ili CO2, mogu se otvoriti prozori za hlađenje doma. Za ciklus ugljika, povećanje aktivnosti vulkana zagrijava planetu, što je uravnoteženo povećanjem vremenskih utjecaja stijena unutar tla, premještanjem više kalcija i CO2 u oceane kako bi se stvorio vapnenac i stvarajući negativne povratne informacije koje održavaju atmosfersku razinu CO2 stabilnom, i po proširenju, temperaturu planeta, u check. To povlačenje između peći ili globalne emisije CO2 i prozora ili prodiranja stijena u velikoj mjeri određuje stanje Zemljine klime. Lako je vidjeti vulkane kao zloglasne aktere u ovom klimatskom ratu; međutim, vremenske nepogode i neodgovarajuće stijene na površini tla mogu biti jednako zlobne.
Para i drugi plinovi, poput ugljičnog dioksida, iskaču iz zemlje u blizini vulkana na Islandu. Iako biljke uzimaju ugljični dioksid, više milijuna ugljikova u vremenskim razmacima vraća se u atmosferu, tako da su vulkani tijekom povijesti Zemlje djelovali kao neto izvor atmosferskog ugljičnog dioksida. (Kate Maher) Čudo, tla planete uglavnom su podložna otvaranju i zatvaranju prozora, ako im je dano dovoljno vremena. U prosjeku, životni vijek molekula ugljika u sustavu okean-atmosfera iznosi oko 300 000 godina, pa Zemlju u vremenskim razmacima od milijun godina uglavnom uravnotežuju otvoreni prozori.
Unatoč tome, klimatske katastrofe događale su se mnogo puta u povijesti Zemlje, često se podudarajući s velikim masovnim izumiranjem. Otkrivanje krivca iza ovih katastrofalnih događaja teško je. Povremeno se prekomjerne vulkanske emisije sumnjivo podudaraju s velikim pretresima u ciklusu ugljika.
Na kraju Perme, prije 251 milijuna godina, sibirske zamke su izbile na ugljenim slojevima sadašnjeg Sibira, oslobađajući toliko ugljika da su globalno zagrijavanje i zakiseljavanje oceana sigurno igrali ulogu u najvećem morskom izumiranju. Na kraju permskog masovnog izumiranja, 90 posto morskih vrsta je izumrlo, a zatim je polako, tijekom milijuna godina, uspostavljena ravnoteža ugljika i oporavljen život. Život je izgledao drugačije nego prije, s prvom pojavom ihtiozaura i skleralktinskih korala.
Izložba Smithsonian's "Fossil Hall - Deep Time" otvara se 8. lipnja 2019. (Smithsonian.com) Primamljivo je gledati priču o Zemlji kao jedan od katastrofalnih preokreta nakon čega slijedi uspostava novih i sve složenijih životnih oblika. To je istina, ali možda je još čudesnija priča o tome kako su dva naizgled različita aktera, vulkani koji ispuštaju CO2 i kontinuitet zemlja-rijeka-ocean koji vraća CO2 u unutrašnjost Zemlje uspjeli održati klimu Zemlje većinom pogodnom za milijarde godina. Procjene fosilnih tla i biljaka, kao i morskih naslaga sugeriraju da su atmosferske razine CO2 barem u posljednjih 600 milijuna godina uglavnom u pet puta većoj od predindustrijske razine.
Za usporedbu, naj pesimističniji scenarij koji je podnio Međuvladin panel za klimatske promjene (IPCC) sugerira da bi se atmosferske razine CO2 mogle približiti 3, 5 do 5 puta predindustrijskim vrijednostima do 2100. godine, razinama koje nisu vidljive od kraja masovnog izumiranja Perme. Da bismo ovo uzeli u perspektivu, ljudi sada emitiraju CO2 brzinom koja je oko 68 puta veća od stope kojom se on može vratiti u čvrstu Zemlju preko oceana. Trenutno nije poznat način povećanja prijenosa ugljika po tlima i rijekama za više od nekoliko posto, tako da će trebati stotine tisuća godina da se višak CO2 ukloni iz sustava oceana-atmosfere. Pored toga, zbog promjena u korištenju zemljišta i rasta stanovništva, polako kratki smo krugovi, rijeke i ekosustavi koji zajednički djeluju na prijenos CO2 iz atmosfere u oceane, a na kraju i na vapnenac.
Lako je promatrati ogromne plave oceane, bujne zelene šume, osjetljive pustinje i snježne vrhove kroz leće zemaljske povijesti i zaključiti da će se Zemlja pobrinuti za sebe. Realnost je da Zemlja nikad nije vidjela geološkog agensa tako brzog i nemilosrdnog kao ljudi. Iako Zemlja izgleda daleko drugačije nego što je bila u prošlosti, lekcije iz Zemljine povijesti i dalje se primjenjuju: Snagu pojačavamo daleko brže nego što Zemlja može otvoriti prozore.
