Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Các nhà khoa học đã lập một hồ sơ liên tục, có độ trung thực cao về các biến thể trong khí hậu Trái đất kéo dài 66 triệu năm trong quá khứ. Hồ sơ cho thấy bốn trạng thái khí hậu đặc biệt, được các nhà nghiên cứu đặt tên là Hothouse, Warmhouse, Coolhouse và Icehouse. Những trạng thái khí hậu chính này tồn tại trong hàng triệu và đôi khi hàng chục triệu năm, và trong mỗi trạng thái khí hậu cho thấy những biến đổi nhịp nhàng tương ứng với những thay đổi trong quỹ đạo của Trái đất quanh mặt trời.
Lần đầu tiên, các nhà khoa học khí hậu đã lập một hồ sơ liên tục có độ trung thực cao về các biến thể trong khí hậu Trái đất kéo dài 66 triệu năm trong quá khứ. Hồ sơ cho thấy bốn trạng thái khí hậu đặc biệt được các nhà nghiên cứu đặt tên là Hothouse, Warmhouse, Coolhouse và Icehouse.
Những trạng thái khí hậu chính này tồn tại trong hàng triệu và đôi khi hàng chục triệu năm, và trong mỗi trạng thái khí hậu cho thấy những biến đổi nhịp nhàng tương ứng với những thay đổi trong quỹ đạo của Trái đất quanh mặt trời. Nhưng mỗi trạng thái khí hậu có phản ứng đặc biệt đối với các biến thể quỹ đạo, dẫn đến những thay đổi tương đối nhỏ về nhiệt độ toàn cầu so với sự thay đổi mạnh mẽ giữa các trạng thái khí hậu khác nhau.
Những phát hiện mới được công bố ngày 10 tháng 9 trên tạp chí Science là kết quả của nhiều thập kỷ làm việc và sự hợp tác quốc tế lớn. Thách thức là xác định các biến đổi khí hậu trong quá khứ trên một thang thời gian đủ tốt để xem sự biến đổi do các biến thể quỹ đạo (trong độ lệch tâm của quỹ đạo Trái đất xung quanh mặt trời và tuế sai và độ nghiêng của trục quay của nó).
Đồng tác giả James Zachos, giáo sư xuất sắc về trái đất và khoa học hành tinh và Ida Benson Lynn Giáo sư về sức khỏe đại dương tại UC Santa Cruz giải thích: “Chúng ta đã biết từ lâu rằng các chu kỳ băng hà-xen kẽ được thực hiện bởi những thay đổi trong quỹ đạo Trái đất, làm thay đổi lượng năng lượng mặt trời đến bề mặt Trái đất và các nhà thiên văn học đã tính toán những biến thể quỹ đạo này ngược thời gian”.
“Khi chúng tôi tái tạo lại các vùng khí hậu trong quá khứ, chúng tôi có thể thấy những thay đổi thô lâu dài khá rõ. Chúng tôi cũng biết rằng cần có sự biến đổi nhịp điệu ở quy mô tốt hơn do các biến thể quỹ đạo, nhưng trong một thời gian dài, người ta coi là không thể khôi phục tín hiệu đó”, Zachos nói. “Bây giờ chúng tôi đã thành công trong việc nắm bắt sự biến đổi khí hậu tự nhiên, chúng tôi có thể thấy rằng sự nóng lên do con người dự kiến sẽ lớn hơn nhiều.”
Trong 3 triệu năm qua, khí hậu Trái đất ở trong trạng thái Icehouse được đặc trưng bởi các thời kỳ băng hà và đan xen xen kẽ. Con người hiện đại đã tiến hóa trong thời gian này nhưng lượng khí thải gây hiệu ứng nhà kính và các hoạt động khác của con người hiện đang thúc đẩy hành tinh về phía các trạng thái khí hậu Warmhouse và Hothouse chưa từng thấy kể từ kỷ Eocene, kết thúc khoảng 34 triệu năm trước. Trong thời kỳ đầu Eocen, không có các chỏm băng ở địa cực và nhiệt độ trung bình toàn cầu cao hơn ngày nay từ 9 đến 14 độ C.
Dự báo của IPCC cho năm 2300 trong kịch bản ‘mọi thứ như bình thường’ sẽ có khả năng đưa nhiệt độ toàn cầu xuống mức mà hành tinh chưa từng thấy trong 50 triệu năm”.
Điều quan trọng để biên soạn hồ sơ khí hậu mới là nhận được các lõi trầm tích chất lượng cao từ các lưu vực sâu trong đại dương thông qua Chương trình Khoan Đại dương quốc tế (ODP, sau này là Chương trình Khoan Đại dương Tích hợp, IODP, đã được Chương trình Khám phá Đại dương Quốc tế thành công vào năm 2013). Dấu hiệu của khí hậu trong quá khứ được ghi lại trong vỏ của sinh vật phù du cực nhỏ (được gọi là foraminifera) được bảo tồn trong trầm tích đáy biển. Sau khi phân tích các lõi trầm tích, các nhà nghiên cứu sau đó phải phát triển một “thiên văn học” bằng cách so khớp các biến thể khí hậu được ghi lại trong các lớp trầm tích với các biến thể trong quỹ đạo Trái đất (được gọi là chu kỳ Milankovitch).
Cộng đồng đã tìm ra cách để mở rộng chiến lược này để các khoảng thời gian cũ vào giữa những năm 1990. Một nghiên cứu được công bố vào năm 2001 trên Science cho thấy phản ứng khí hậu đến biến đổi quỹ đạo trong thời gian bao phủ 5 triệu năm sự chuyển đổi từ kỷ Oligocen sang kỷ Miocen, khoảng 25 triệu năm trước.
Điều đó đã thay đổi mọi thứ, bởi vì nếu chúng ta có thể làm được điều đó, chúng ta biết rằng chúng ta có thể quay ngược trở lại có thể là 66 triệu năm trước và đặt những sự kiện thoáng qua và những chuyển đổi lớn này trong khí hậu Trái đất trong bối cảnh của các biến thể ở quy mô quỹ đạo.
Zachos đã cộng tác trong nhiều năm với tác giả chính Thomas Westerhold tại Trung tâm Khoa học Môi trường Biển (MARUM) của Đại học Bremen ở Đức, nơi có một kho lưu trữ khổng lồ các lõi trầm tích. Phòng thí nghiệm Bremen cùng với nhóm của Zachos tại UCSC đã tạo ra nhiều dữ liệu mới cho phần cũ của hồ sơ.
Westerhold đã giám sát một bước quan trọng, nối các phân đoạn chồng chéo lên nhau của hồ sơ khí hậu thu được từ các lõi trầm tích từ các vùng khác nhau trên thế giới. Zachos cho biết: “Đó là một quá trình tẻ nhạt để thu thập dữ liệu khí hậu dài dằng dặc này và chúng tôi cũng muốn sao chép các hồ sơ bằng các lõi trầm tích riêng biệt để xác minh các tín hiệu, vì vậy đây là một nỗ lực lớn của cộng đồng quốc tế cùng làm việc”.
Giờ đây, họ đã lập hồ sơ khí hậu liên tục, có niên đại thiên văn trong 66 triệu năm qua, các nhà nghiên cứu có thể thấy rằng phản ứng của khí hậu đối với các biến thể quỹ đạo phụ thuộc vào các yếu tố như mức khí nhà kính và mức độ của các tảng băng ở vùng cực.
Zachos giải thích: “Trong một thế giới nhà kính khắc nghiệt không có băng, sẽ không có bất kỳ phản hồi nào liên quan đến các tảng băng và điều đó làm thay đổi động lực của khí hậu.”
Hầu hết các quá trình chuyển đổi khí hậu lớn trong 66 triệu năm qua đều có liên quan đến sự thay đổi mức khí nhà kính. Zachos đã thực hiện nghiên cứu sâu rộng về Nhiệt cực đại Paleocen-Eocene (PETM), cho thấy rằng giai đoạn nóng lên toàn cầu nhanh chóng này, khiến khí hậu chuyển sang trạng thái Hothouse, có liên quan đến việc giải phóng một lượng lớn carbon vào khí quyển. Tương tự như vậy, vào cuối Eocen, khi lượng carbon dioxide trong khí quyển giảm xuống, các tảng băng bắt đầu hình thành ở Nam Cực và khí hậu chuyển sang trạng thái Coolhouse.
Zachos nói thêm: “Khí hậu có thể trở nên bất ổn khi gần đến một trong những quá trình chuyển đổi này và chúng tôi thấy các phản ứng xác định hơn đối với lực ép quỹ đạo, vì vậy đó là điều chúng tôi muốn hiểu rõ hơn.
Hồ sơ khí hậu mới cung cấp một khuôn khổ có giá trị cho nhiều lĩnh vực nghiên cứu. Nó không chỉ hữu ích để thử nghiệm các mô hình khí hậu mà còn cho các nhà địa vật lý nghiên cứu các khía cạnh khác nhau của động lực học Trái đất và các nhà cổ sinh vật học nghiên cứu cách môi trường thay đổi thúc đẩy sự tiến hóa của các loài.
Đồng tác giả Steven Bohaty, hiện tại Đại học Southampton và Kate Littler, hiện tại Đại học Exeter, cả hai đều làm việc với Zachos tại UC Santa Cruz. Đồng tác giả của bài báo cũng bao gồm các nhà nghiên cứu tại hơn một chục tổ chức trên khắp thế giới. Công trình này được tài trợ bởi Quỹ Nghiên cứu Đức (DFG), Hội đồng Nghiên cứu Môi trường Tự nhiên (NERC), chương trình Horizon 2020 của Liên minh Châu Âu, Quỹ Khoa học Quốc gia Trung Quốc, Trung tâm Khoa học Hệ thống Trái đất của Hà Lan và Quỹ Khoa học Quốc gia Hoa Kỳ.
Nguồn truyện:
Tài liệu do Đại học California – Santa Cruz cung cấp . Bản gốc do Tim Stephens viết. Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa về kiểu dáng và độ dài.
Đa phương tiện liên quan :
Tham khảo Tạp chí :