Paleocen-eocenski termalni maksimum (PETM) je period globalnog zagrevanja koji se dogodio pre ~56 miliona godina, koji je trajao otprilike 200.000 godina, kada je Zemlja doživela porast globalne površinske temperature od ~5°C.
Hipoteze o uzroku ovog hipertermalnog (kratkotrajnog zagrevanja) događaja su uključivale destabilizaciju hidrata metana (čvrste materije metana i vode nalik ledu) usled orbitalnog pritiska (promene u dolaznom sunčevom zračenju zbog varijacije u nagibu Zemljine ose i orbita) i izdizanje kopna koje izaziva trošenje morskih stena.
Međutim, nova istraživanja u Climate of the Past sugerišu da je vulkanska aktivnost unutar severnog Atlantika doprinela značajnim količinama gasova staklene bašte u atmosferi (bio je aktivan pre 63–54 miliona godina, ali je doživeo vrhunac vulkanizma pre 56–54 miliona godina). Povećane emisije ugljenika su u skladu sa izraženim porastom lakšeg ugljenika (12 C) zabeleženim u školjkama fosilnih mikroorganizama koji su u to vreme živeli u okeanima, foraminifera. On pojačava efekat staklene bašte tako što zadržava i apsorbuje toplotu koja zrači sa površine Zemlje, izazivajući pozitivnu povratnu spregu sve većih temperatura.
Ovaj vulkanizam obuhvata ogromnu severnoatlantsku magmatsku provinciju (NAIP) koja se nalazi između Grenlanda, severno od Ujedinjenog Kraljevstva i zapadno od Norveške, sa ukupnom zapreminom magme za koju se smatra da je bila smeštena do 1.000.000 km 3, što je jednako rezervoaru ugljenika od 35.000 gigatona.
Da bi se utvrdio doprinos NAIP-a PETM klimatskim promenama, dr Morgan Džons sa Univerziteta u Oslu i kolege, okrenuli su se evidenciji sedimenata sačuvanoj na ostrvu Fur, Danska, gde je kompletan deo koji prethodi PETM-u do posle događaja prisutna je, pošto je bila podignuta sa morskog dna tokom milenijuma.
Ovde se mogu naći stotine slojeva pepela (>1cm debljine) dobijenih iz NAIP-a, koje su naučnici analizirali za određene elemente da bi odredili vulkansku aktivnost, promene u hidrološkim režimima i vremenske prilike. Takva merenja se nazivaju proksi i pružaju indikaciju prošlih uslova životne sredine kada direktna merenja nisu dostupna, za razliku od danas kada možemo da koristimo instrumente za merenje emisija u realnom vremenu.
Vulkanski zastupnici uključuju živu i osmijum koji se oslobađaju tokom erupcija i deponuju se sa organskom materijom. Njihovo progresivno obogaćivanje kroz sukcesiju ukazuje na povišenu aktivnost NAIP-a koja vodi do PETM-a, pre prilično brzog opadanja tokom faze oporavka nakon događaja. Ovo bi se sastojalo od bazaltnih erupcija i termogenog degaziranja (uklanjanja rastvorenih gasova iz tečnosti) usled kontakta sa prodorima magme.
U poslednjem slučaju, visoki nivoi metana su značajno doprineli globalnom zagrevanju jer je to moćan gas staklene bašte, 28 puta jači od ugljen-dioksida u zadržavanju toplote tokom perioda od 100 godina. Dr Džons sugeriše jasnu promenu u aktivnosti NAIP-a od efuzivne (izlivanje lave na zemlju) do eksplozivne (uključujući oblake pepela i vulkanske bombe, na primer) tokom ovog perioda.
Proksi paleoklime uključuju ugljenik, litijum i osmijum, pri čemu poslednja dva predstavljaju tragove silikatnog trošenja. Količina litijuma i osmijuma se povećava tokom vrhunca, a zatim nakon PETM-a, naglašavajući pojačano trošenje silikata i eroziju kao rezultat intenzivnijeg hidrološkog ciklusa zbog globalnog zagrevanja. Međutim, merenja litijuma ne odgovaraju u potpunosti paleotemperaturi tog vremena, pri čemu dr Džons i njegove kolege sugerišu da bi podizanje NAIP-a doprinelo obezbeđivanju izloženijeg kamena za vremenske prilike i erozije.
Posle PETM-a trošenje bazaltnih tokova lave bogatih silicijum-dioksidom koristilo je ugljen-dioksid iz atmosfere za formiranje karbonatnih i bikarbonatnih jedinjenja koja bi sekvestrirala ovaj gas staklene bašte u stenu, pomažući u povlačenju ugljen-dioksida i stoga pomažu oporavku od klimatskih događaja. Pored toga, poboljšani hidrološki ciklus je transportovao pepeo u more radi sahranjivanja, što bi pomoglo u stvaranju negativne povratne sprege pri čemu je više ugljenika uklonjeno iz atmosfere i hidrosfere; na taj način, efekat staklene bašte je smanjen, a globalne temperature opadaju.
Vredi napomenuti da ovde nisu sačuvani svi vulkanski zapisi, jer bi samo najeksplozivnije erupcije mogle da dopru od severnog Atlantika do Danske da bi ga naučnici sačuvali i otkrili milionima godina kasnije. Iako ima još mnogo posla koji treba da se obavi na klimatskim promenama tokom geoloških vremenskih okvira, važno ih je proučavati jer nude prozor u buduće globalno zagrevanje, razumevajući kako će i prirodni i antropogeni izazvan ugljen-dioksid uticati na naš svet.
