Da je istorija Zemlje kalendarska godina, ljudi se ne bi pojavljivali do poslednjih nekoliko minuta pre ponoći 31. decembra. Tokom proterozojskog eona—pre 2,5 milijardi godina do 543 miliona godina—Sunce je još uvek bila mlada zvezda, mnogo tamnija nego danas , a Zemlji je bio potreban jači efekat staklene bašte da bi se kompenzovale i održale temperature pogodne za život za najranije životne oblike planete.
Novo istraživanje docenta geologije na Državnom univerzitetu Floride, Emili Stevart, osporava dugotrajne pretpostavke da je vulkanska aktivnost bila odgovorna za stvaranje topline koja je podržavala rani život na Zemlji.
Stjuartov rad je otkrio dokaze da ugljen-dioksid koji emituju metamorfne stene stvara izolacioni efekat neophodan da organizmi prežive.
Rad pod naslovom „Poboljšano metamorfno oslobađanje CO 2 na proterozojskoj Zemlji“, koji je Stjuart napisao u koautorstvu sa Donaldom Penmanom, docentom geologije na Državnom univerzitetu Juta, objavljen je u septembru u PNAS-u.
„Proučavajući načine na koje su drevni geološki procesi modulirali temperaturu u Zemljinoj prošlosti, možemo bolje razumjeti klimatsku osjetljivost i predvidjeti kako bi geološki procesi mogli funkcionisati u kontekstu klimatskih promjena izazvanih ljudima“, rekao je Stjuart. „Pored toga, razumevanje kako se ugljenik prirodno pomera u i iz stena može da informiše najsavremeniju nauku i pomogne u rešavanju inženjerskih izazova predstavljenih ubrzavanjem Zemljinih procesa regulacije ugljenika u cilju borbe protiv klimatskih promena.
U atmosferi, ugljen-dioksid funkcioniše kao ćebe koje izoluje planetu – više ugljen-dioksida stvara deblji pokrivač. Proterozojski eon je bio svedok pojave nekih od najranijih života na Zemlji, uključujući male organizme mekog tela sličnih savremenim meduzama i crvima. Pošto je Sunce tada bilo dramatično tamnije, Zemlja je kompenzovala postepenim povećanjem količine atmosferskog ugljenika tokom miliona godina.
Pre ovih otkrića, naučnici su verovali da je gas nastao prvenstveno iz vulkanske aktivnosti, koja je počela pre oko 3,8 milijardi godina, mnogo pre proterozojskog eona. Međutim, koristeći kompjuterski generisane simulacije i matematičko modeliranje, tim je otkrio da stene doprinose proterozojskom efektu staklene bašte. Kada se Zemljina kora zagreje i pritisne karbonatno-silikatne stene, metamorfni proces oslobađa ugljen-dioksid, zagrevajući planetu.
Stjuart i Penman su otkrili da bi metamorfno oslobađanje ugljen-dioksida – ili oslobađanje gasa iz materijala u vazduh – tokom proterozojskog eona dalo koncentraciju ugljenika u atmosferi četiri puta veću od savremenih geoloških stopa izdvajanja gasova viđenih pre 1750. period pre industrijske revolucije.
„Kada geolog kaže „moderno“, to obično obuhvata poslednjih 500 miliona godina istorije Zemlje nakon kambrijske eksplozije života“, rekao je Stjuart. „Ovaj rad upoređuje atmosferske koncentracije predindustrijskog i proterozoskog perioda, ali fluks ugljenika koji pokreće ljudi, ili visoka stopa kojom se ugljen-dioksid danas oslobađa u atmosferu, potpuno zatamnjuje sva ova geološka pitanja.
Atmosfera je samo jedan deo Zemljinog većeg ciklusa ugljenika. Ciklus takođe uključuje okean, biljke, životinje, stene i organizme koji se raspadaju. Dok okean apsorbuje ogromne količine ugljenika iz atmosfere, što je pokretačka sila zakiseljavanja okeana usled klimatskih promena, biljke koriste sunčevu svetlost za pretvaranje i skladištenje ugljenika u svojim tkivima. Nakon što životinje pojedu biljke, one izdišu ugljen-dioksid nazad u atmosferu.
Dok stene mogu izgledati fiksne i nepopravljive u poređenju, Stjuartova i Penmanova istraživanja pružaju dokaze da su stene istorijski igrale veću ulogu u kruženju ugljenika nego što se prvobitno mislilo. Danas stene mogu da funkcionišu i kao izvor ugljenika i kao ponor.
„Mnogi ljudi, uključujući mene, smatrali su da je metamorfna dekarbonizacija osnovni proces u reciklaži ugljenika“, rekao je Penman. „Ovo istraživanje pokazuje da se stopa oslobađanja ugljen-dioksida može promeniti tokom vremena, povezana je sa drugim komponentama ciklusa ugljenika i potencijalno može izazvati promene atmosferskog ugljenika na načine koji ranije nisu razmatrani.“
Da bi testirali hipotezu da su metamorfne stene igrale veću ulogu u proterozojskom zagrevanju nego što se ranije verovalo, Stjuart i dvoje njenih doktorskih studenata — Kanva Sengupta i Sajantan Saha — sprovešće terenski rad duž Centralnog metasedimentarnog pojasa u Ontariju, Kanada.
„Ono što najviše volim kod geologije je to što je to portal u prošlost“, rekao je Stjuart. „Možete pogledati unazad 300.000 godina kroz arheologiju, ali Zemlja je stara 4,6 milijardi godina i ispitivanje stenskih zapisa jedini je način na koji možemo pristupiti većini istorije naše planete.
