Изменения в орбите Земли, вероятно, положили начало одному из самых жарких периодов в истории

Во время так называемого периода палеоцен-эоценовый термический максимум(ПЭТМ), 55 миллионов лет назад тропические условия преобладали далеко за пределами экватора, а ледяные шапки исчезли с полюсов Земли.

Наша планета сегодня становится теплее, это факт. Но это не самое жаркое время в истории нашей планеты. В разные моменты, миллионы или миллиарды лет назад Земля была намного более жаркой, чем сейчас. Один из самых жарких периодов был 56 миллионов лет назад, во время палеоцен-эоценового теплового максимума, или ПЭТМ. Это был относительно короткий период быстрого потепления. За это время температура, которая уже была намного выше “нормы”, поднялась примерно на 5 градусов по Цельсию за несколько тысяч лет. Тропические условия преобладали далеко за экватором, а ледяные шапки на полюсах полностью отсутствовали.

Последствия для жизни были драматичными. Морские организмы умирали толпами, не имея возможности бороться с более теплой водой. Между тем, млекопитающие получили преимущество, быстро распространились и диверсифицировались(увеличили разнообразие) в последующие тысячелетия, создав основу для будущих видов, включая нас с вами.

ПЭТМ также является эталонным примером для нашего текущего климата, предлагая понимание того, как выглядит Земля во время относительно быстрого нагрева, когда углерод попадает в атмосферу. Но ПЭТМ не был инициирован атмосферным углеродом, хотя углерод действительно усугубил повышение температуры. Группа ученых из Гавайского университета и Утрехтского университета предполагает, что это было слияние астрономических и земных условий, которые в совокупности подогрели нашу планету.

Статья, опубликованная в журнале Science в 2019, помогает нам понять, как изменения на орбите Земли влияют на климат. Она также предлагает понимание редкого исторического прецедента, похожего на нашу нынешнею эпоху глобального потепления.

Орбитальные странности

Суть проблемы в том, что орбита Земли не является идеальным стабильным кругом, который мы обычно себе представляем. Наш путь вокруг Солнца на самом деле выглядит как слегка сжатый круг или эллипс(обложка статьи). Астрономы называют это эксцентриситетом, и со временем он предсказуемо меняется, становясь более или менее сжатым в рамках регулярного цикла. Степень эксцентриситета оказывает заметное, хотя и неуловимое, влияние на климат, говорит океанограф Гавайского университета и соавтор исследования Ричард Зиби.

«Если мы посмотрим на последние 100 миллионов лет, мы увидим четкую взаимосвязь между изменениями эксцентриситета и климатом», – говорит Ричард.

Он и его соавтор Лукас Луренс использовали керн отложений из южной части Атлантического океана, чтобы отследить изменения эксцентриситета Земли во время ПЭТМ. Глядя на то, какие виды отложений лежали друг на друге, они увидели регулярный узор, который выстраивался в соответствии с циклами эксцентриситета астрономических моделей. По словам авторов, поскольку осадки изменяются предсказуемо с изменением климата, они являются хорошим показателем изменений орбиты Земли.

С помощью этого метода они смогли точно определить внезапный всплеск температуры ПЭТМ 56 миллионов лет назад, как раз тогда, когда орбита Земли была наиболее эксцентричной или эллиптической. По словам Зибе, более эксцентричная орбита означает, что на Землю попадает больше солнечной радиации. Поэтому логично, что это вызовет потепление. К тому же климат Земли в то время уже был жарким, а это значит, что он, возможно, был готов для механизмов обратной связи, которые привели к появлению ПЭТМ.

«Итак, вы разогреваетесь медленно, медленно, медленно, а затем у вас появляется триггер, такой как эксцентриситет, который затем может вызвать обратную связь, которая по существу приводит к ПЭТМ», – говорит он.

По словам Зибе, удушающие условия сохранялись около 170 000 лет. Это хорошое напоминание о том, что динамика орбиты Земли может иметь реальное влияние на нашу жизнь. ПЭТМ полезен для понимания изменения климата и сегодня. Это один из немногих периодов в истории Земли, когда климат стал очень теплым за короткое время, и это может дать намек на то, чего мы можем ожидать в ближайшем будущем.

События вымирания и быстрое перемещение видов в новые среды обитания были одним из результатов ПЭТМ. Хотя Земле еще не угрожает сильное потепление, которое наблюдалось 56 миллионов лет назад, всего несколько градусов могут иметь катастрофические последствия. Эффект обратной связи, который тогда вызвал лишь небольшое потепление, может повториться сегодня, превратив небольшое изменение в масштабное.

«Вы подталкиваете систему в одном направлении, и система реагирует еще дальше в этом направлении», – говорит Зибе.

Ранее ученые выяснили, что 90 миллионов лет назад в Антарктиде был тропический лес.

DOI: 10.1126/science.aax0612