Die prehistorie van klimaatsverandering. Wanneer die klimaat metaan gereguleer is Netwerk meteorologie
Daar is nog altyd gesê klimaatverandering Dit is iets relatief modern wat meestal deur groot emissies van kweekhuisgasse in die atmosfeer veroorsaak word, soos metaan en CO2, deur mense sedert die industriële rewolusie. Wat sou u egter dink as ek u sou vertel dat daar gedurende die miljarde jare sedert die Aarde ander klimaatsveranderinge plaasgevind het?
Die aarde se atmosfeer was nie altyd dieselfde as vandag nie. Dit is al deur baie soorte komposisies. Wat is die prehistorie van klimaatsverandering?
1 Toe metaan die weer reguleer
2 Kweekhuiseffek van 'n primitiewe atmosfeer
3 Die rol van metaan en die mis wat die planeet afgekoel het
4 Termofiele metanogene
5 Mis van die "anti-kweekhuiseffek"
6 Die einde van die metaan-era
Toe metaan die weer reguleer
Ongeveer 2.300 miljard jaar gelede het vreemde mikro-organismes nuwe lewe geblaas in die destydse 'jong' planeet Aarde. Dit gaan oor sianobakterieë. Hulle het die planeet met lug gevul. Daar word egter geglo dat 'n ander groep eensellige organismes lank voor hierdie tyd die planeet bevolk het en dit bewoonbaar kon gemaak het. Ons praat oor metanogene.
Metanogene is eensellige organismes wat slegs kan oorleef onder omstandighede waar daar is geen suurstof nie en hulle sintetiseer metaan tydens hul metabolisme as 'n afvalproduk. Vandag vind ons slegs metanogene op plekke soos die ingewande van herkouers, die bodem van sedimente en ander plekke op die planeet waar suurstof nie bestaan ​​nie.
Soos ons weet, is metaan 'n kweekhuisgas wat behou 23 keer meer hitte as koolstofdioksied, daar is dus die hipotese dat metanogene die eerste twee biljoen jaar van die planeet Aarde regeer. Die metaan wat deur hierdie organismes gesintetiseer is, het 'n kweekhuiseffek veroorsaak met enorme gevolge vir die klimaat van die hele planeet.
Vandag bly metaan slegs ongeveer 10 jaar in die atmosfeer as gevolg van die suurstof. As daar egter nie suurstofmolekules in die aarde se atmosfeer is nie, kan metaan ongeveer 10.000 XNUMX jaar aanhou. Destyds was die sonlig nie so sterk soos nou nie, dus was die hoeveelheid straling wat die aarde se oppervlak bereik het en dus die planeet warm gemaak het, baie minder. Daarom, om die temperatuur van die planeet te verhoog en 'n bewoonbare omgewing te skep, metaan was nodig om hitte te vang.
Kweekhuiseffek van 'n primitiewe atmosfeer
Toe die aarde ongeveer 4.600 miljard jaar gelede gevorm het, het die son 'n helderheid gegee wat gelyk is aan 70% van wat dit vandag doen. Daarom was die atmosfeer voor die eerste ystydperk (ongeveer 2.300 miljard jaar gelede) heeltemal afhanklik van die kweekhuiseffek.
Spesialiste oor klimaatsverandering het gedink in ammoniak as die kweekhuisgas wat hitte in die primitiewe atmosfeer behou het, aangesien dit 'n kragtige kweekhuisgas is. In die afwesigheid van suurstof in die atmosfeer, vernietig ultravioletstraling van die son egter vinnig ammoniak, wat metaan destyds die oorheersende gas maak.
Ons voeg ook CO2 by tot die bydrae van hitte in die atmosfeer en die kweekhuiseffek. Teen daardie tyd, sy konsentrasie was baie laer, daarom kan dit nie die oorsaak van die kweekhuiseffek wees nie. CO2 word slegs deur vulkane natuurlik in die atmosfeer vrygestel.
Vulkane het CO2 en waterstof afgegee
Die rol van metaan en die mis wat die planeet afgekoel het
Metaan se rol in die regulering van die primitiewe klimaat het ongeveer 3.500 miljard jaar gelede begin toe metanogene metaangas in die oseane as 'n afvalproduk gesintetiseer het. Hierdie gas het die son se hitte vasgevang in 'n wye gebied van die elektromagnetiese spektrum. Dit het ook die deurlaat van ultraviolet bestraling moontlik gemaak, dus onder hierdie faktore wat by die bestaande CO2 gevoeg is, hulle het die planeet op 'n bewoonbare temperatuur gehou.
Metanogene het beter by hoër temperature oorleef. Namate die temperatuur toegeneem het, het die watersiklus en die rotseerosie verbeter. Hierdie proses van erosie van die gesteentes haal CO2 uit die atmosfeer. Albei dus die konsentrasie van metaan en die van CO2 in die atmosfeer het gelyk geword.
Die chemie van die atmosfeer het veroorsaak dat die metaanmolekules gepolimeriseer het (vorm kettings van metaanmolekules wat aan mekaar gekoppel is) en komplekse koolwaterstowwe vorm. Hierdie koolwaterstowwe word gekondenseer tot deeltjies wat op groot hoogte hulle het 'n oranje mis gevorm. Hierdie wolk van organiese stof het die kweekhuiseffek vergoed deur die sigbare lig van die invallende sonstraling op te neem en weer in die ruimte uit te stuur. Op hierdie manier verminder dit die hoeveelheid hitte wat die planeet se oppervlak bereik, en dra dit by tot die verkoeling van die klimaat en om die produksie van metaan te vertraag.
Termofiele metanogene is diegene wat in redelike hoë temperatuurreekse oorleef. Daarom kon die termofiele metanogene nie sulke toestande oorleef toe die koolwaterstofnewel gevorm is nie, terwyl die wêreldwye temperatuur afgekoel en afgeneem het. Met 'n kouer klimaat en 'n skadelike termofiele metanogeenpopulasie, toestande op die planeet verander.
Die atmosfeer kon slegs metaankonsentrasies so hoog gehou het as metaan sou gegenereer word teen snelhede wat vergelykbaar is met die huidige. Metanogene produseer egter nie soveel metaan as mense in ons industriële aktiwiteite nie.
Metanogene bevat basies waterstof en CO2, wat metaan as 'n afvalproduk opwek. Sommige ander verbruik asetaat en ander verbindings as gevolg van die anaërobiese afbraak van organiese materiaal. Daarom is vandag metanogene Hulle floreer net in die maag van herkouers, die slik wat onder oorstroomde ryslande lê en ander anoksiese omgewings. Maar omdat die primitiewe atmosfeer nie suurstof het nie, is al die waterstof wat deur die vulkane vrygestel word in die oseane gestoor en is dit deur metanogene gebruik, omdat dit nie suurstof binne bereik het om water te vorm nie.
Mis van die "anti-kweekhuiseffek"
As gevolg van hierdie siklus van positiewe terugvoer (hoër temperatuur, meer metanogene, meer metaan, meer hitte, meer temperatuur ...) het die planeet so 'n warm kweekhuis geword dat slegs termofiele mikro-organismes daarin kon slaag om by hierdie nuwe omgewing aan te pas. Soos ek egter voorheen genoem het, is 'n mis gevorm uit koolwaterstowwe wat die ultraviolette bestraling weggevoer het maak die weer koel. Op hierdie manier is die produksie van metaan gestaak en sou die temperatuur en atmosferiese samestelling begin stabiliseer.
As ons die newe vergelyk met die van Titan, die grootste satelliet van Saturnus, ons sien dat dit ook dieselfde kenmerkende oranje kleur het wat ooreenstem met die digte laag koolwaterstofdeeltjies, wat gevorm word wanneer metaan met sonlig reageer. Daardie laag koolwaterstowwe maak die oppervlak van Titan op -179 grade Celsius. Hierdie atmosfeer is kouer as wat die planeet Aarde in sy hele geskiedenis was.
As die Aarde se koolwaterstofwolk die digtheid van Titan bereik het, sou dit genoeg sonlig aflei om die kragtige kweekhuiseffek van metaan teë te werk. Die hele oppervlak van die planeet sou gevries het en sodoende alle metanogene vernietig. Die verskil tussen Titan en Aarde is dat hierdie maan van Saturnus nie CO2 of water het nie, sodat metaan maklik verdamp.
Titan, die grootste satelliet van Saturnus
Die einde van die metaan-era
Die mis wat uit die metaan gevorm het, het nie vir ewig geduur nie. Daar is drie gletsings sedert die proterozoïese middel, en metaan kan verklaar waarom dit voorkom.
Die eerste ysing word die Huroniese ysing genoem en onder die oudste gesteentes wat onder sy ysafsettings voorkom, is daar uraniniet en piriet, twee minerale wat dui op 'n baie lae vlak van suurstof in die atmosfeer. Bo die yslae word 'n rooierige sandsteen waargeneem wat hematiet bevat, 'n mineraal wat in suurstofryke omgewings. Dit alles dui aan dat die Huroniese ysing presies plaasgevind het toe die suurstofvlakke in die lug die eerste keer begin opskiet het.
In hierdie nuwe omgewing, wat toenemend ryk is aan suurstof, is metanogene en ander anaërobiese organismes wat die planeet eens oorheers het, geleidelik verdwyn het of toenemend tot beperkter habitatte gesien is. In werklikheid sou die metaankonsentrasie dieselfde of hoër gebly het as vandag as die suurstofvlakke laer gebly het.
Dit verklaar waarom op aarde tydens die Proterozoïese daar was vir ongeveer 1.500 miljard jaar geen gletsings nie, al was die son nog redelik swak. Daar word bespiegel dat 'n tweede toename in atmosferiese suurstof, of in opgeloste sulfaat, ook die ystydperk sou veroorsaak het deur die beskermende effek van metaan te verminder.
Soos u kan sien, was die aarde se atmosfeer nie altyd soos vandag nie. Dit was toevallig sonder suurstof ('n molekule wat ons vandag nodig het om te lewe) en waar metaan die klimaat reguleer en die planeet oorheers het. Verder het die suurstofkonsentrasie na die ystydperk toegeneem totdat dit stabiel word en gelyk is aan die huidige, terwyl die metaan verminder is na meer beperkte plekke. Tans neem die konsentrasie van metaan toe as gevolg van menslike aktiwiteite en dra dit by tot die kweekhuiseffek en die huidige klimaatsverandering.
Volledige pad na artikel: Netwerk meteorologie » meteorologie » Klimaatverandering » Die prehistorie van klimaatsverandering. Toe metaan die weer reguleer