Ndryshimi i klimës është konsideruar gjithmonë një fenomen relativisht modern, i shkaktuar kryesisht nga emetimet masive të gazrave serrë, siç janë metani dhe CO2, në atmosferë nga njerëzit që nga Revolucioni Industrial. Megjithatë, çfarë do të mendonit nëse do t'ju thoja se ndryshime të tjera klimatike kanë ndodhur gjatë miliarda viteve që nga formimi i Tokës?
Atmosfera e Tokës nuk ka qenë gjithmonë e njëjtë me atë që është sot. Ajo ka kaluar nëpër shumë përbërje të ndryshme. Cila është parahistoria e ndryshimeve klimatike ? Në këtë kontekst, është gjithashtu e rëndësishme të merret në konsideratë se si ndryshimet aktuale klimatike po ndikojnë në planetin tonë.
Kur metani rregullonte motin
Rreth 2.300 miliardë vjet më parë, mikroorganizma të çuditshëm i dhanë jetë të re planetit Tokë, atëherë "të ri". Këto ishin cianobaktere. Ato e mbushën planetin me ajër. Megjithatë, besohet se shumë kohë para kësaj kohe, një grup tjetër organizmash njëqelizorë populluan planetin dhe mund ta kenë bërë atë të banueshëm. Po flasim për metanogjenët.
Metanogjenët janë organizma njëqelizorë që mund të mbijetojnë vetëm në mjedise pa oksigjen dhe sintetizojnë metanin si produkt të mbeturinave gjatë metabolizmit të tyre. Sot, metanogjenët gjenden vetëm në vende si zorrët e ripërtypësve, fundi i sedimenteve dhe vende të tjera të privuara nga oksigjeni në planet.
Molekula e metanit
Siç e dimë, metani është një gaz serrë që bllokon 23 herë më shumë nxehtësi sesa dioksidi i karbonit, duke çuar në hipotezën se metanogjenët dominuan atmosferën për dy miliardë vitet e para të historisë së Tokës. Metani i prodhuar nga këta organizma shkaktoi një efekt serrë me pasoja të mëdha në klimën e planetit. Ky fenomen na shtyn të shqyrtojmë se si ka evoluar ndryshimi i klimës me kalimin e kohës.
Sot, metani vazhdon në atmosferë vetëm për rreth 10 vjet për shkak të pranisë së oksigjenit. Megjithatë, nëse atmosferës së Tokës i mungonin molekulat e oksigjenit, metani mund të vazhdonte për rreth 10.000 vjet. Në atë kohë, rrezet e diellit nuk ishin aq intensive sa janë tani, kështu që sasia e rrezatimit që arrinte në sipërfaqen e Tokës dhe kështu ngrohte planetin ishte shumë më e ulët. Prandaj, për të rritur temperaturën e planetit dhe për të krijuar një mjedis të banueshëm, metani ishte i nevojshëm për të bllokuar nxehtësinë.
Efekti serë i një atmosfere primitive
Kur Toka u formua rreth 4.600 miliardë vjet më parë, Dielli dha një shkëlqim ekuivalent me 70% të asaj që bën sot. Kjo është arsyeja pse, para epokës së parë të akullit (rreth 2.300 miliardë vjet më parë) atmosfera ishte plotësisht e varur nga efekti serë.
Specialistët e ndryshimeve klimatike dikur e mendonin amoniakun si gazin serrë që bllokonte nxehtësinë në atmosferën e hershme, pasi është një gaz serrë i fuqishëm. Megjithatë, në mungesë të oksigjenit atmosferik, rrezatimi ultravjollcë i diellit e shkatërroi shpejt amoniakun, kështu që metani u bë gazi serrë mbizotërues. Ky proces është i ngjashëm me atë që po ndodh në qytetet e kërcënuara nga ngrohja globale.
Përveç kontributit të nxehtësisë atmosferike dhe efektit serë, kemi edhe CO2. Në atë kohë, përqendrimi i tij ishte shumë më i ulët , prandaj nuk mund të kishte qenë shkaku i efektit serë. CO2 emetohej në atmosferë vetëm në mënyrë natyrshëm, përmes vullkaneve.
Vullkanet dhanë CO2 dhe hidrogjen
Roli i metanit dhe mjegulla që ftohën planetin
Roli i metanit në rregullimin e klimës së hershme filloi rreth 3.500 miliardë vjet më parë, kur metanogjenët sintetizuan gazin metan si një produkt mbeturinash në oqeane. Ky gaz bllokoi nxehtësinë e Diellit në një rajon të gjerë të spektrit elektromagnetik. Ai gjithashtu lejoi që rrezatimi ultravjollcë të kalonte, dhe këta faktorë, të kombinuar me CO2 ekzistues, ndihmuan në ruajtjen e një temperature të banueshme në planet.
Metanogjenët lulëzuan në temperatura më të larta. Ndërsa temperaturat u intensifikuan, u intensifikua edhe cikli i ujit, duke përshpejtuar erozionin e shkëmbinjve. Ky proces erozioni largon CO2 nga atmosfera, duke çuar përfundimisht në një konvergjencë të përqendrimeve të metanit dhe CO2.
Kimia e atmosferës bëri që molekulat e metanit të polimerizoheshin (të formonin zinxhirë molekulash metani të lidhura së bashku) dhe të krijonin hidrokarbure komplekse. Këto hidrokarbure u kondensuan në grimca që, në lartësi të mëdha, formuan një mjegull portokalli. Kjo re pluhuri organik kundërveproi efektin serrë duke thithur dritën e dukshme nga rrezatimi diellor hyrës dhe duke e riemetuar atë përsëri në hapësirë. Në këtë mënyrë, ajo zvogëloi sasinë e nxehtësisë që arrinte në sipërfaqen e planetit dhe kontribuoi në ftohjen e klimës dhe ngadalësimin e prodhimit të metanit.
Metanogjenet termofile
Metanogjenët termofilë janë ato që mbijetojnë në diapazone relativisht të larta temperaturash. Prandaj, kur u formua smogu hidrokarbur, ndërsa temperaturat globale u ftohën dhe u ulën, metanogjenët termofilë nuk mundën t'i mbijetonin kushteve të tilla. Me një klimë më të ftohtë dhe një popullsi në rënie të metanogjenëve termofilë, kushtet e planetit ndryshuan. Ky ndryshim është i rëndësishëm për të kuptuar efektin e ndryshimeve klimatike në jetën bimore.
Atmosfera mund të kishte përballuar përqendrime kaq të larta të metanit vetëm nëse metani do të ishte gjeneruar me shpejtësi të krahasueshme me ato të sotme . Megjithatë, metanogjenët nuk gjeneruan aq shumë metan sa njerëzit përmes aktiviteteve tona industriale.
Metanogjenet termofile
Metanogjenët ushqehen kryesisht me hidrogjen dhe CO2, duke gjeneruar metan si produkt mbeturinash. Disa të tjerë konsumojnë acetat dhe komponime të tjera të ndryshme që vijnë nga zbërthimi anaerob i lëndës organike. Kjo është arsyeja pse, sot, metanogjenët lulëzojnë vetëm në stomakun e ripërtypësve, në llumin poshtë fushave të orizit të përmbytura dhe në mjedise të tjera anoksike. Por, për shkak se atmosferës së hershme i mungonte oksigjeni, i gjithë hidrogjeni i emetuar nga vullkanet u ruajt në oqeane dhe u përdor nga metanogjenët, pasi nuk kishte oksigjen në dispozicion që ata të formonin ujë.
Mjegulla e efektit "kundër serës"
Për shkak të këtij cikli pozitiv reagimi (temperaturë më e lartë, më shumë metanogjene, më shumë metan, më shumë nxehtësi, më shumë temperaturë…), planeti u transformua nga një serë aq përvëluese saqë vetëm mikroorganizmat termofilik arritën të përshtateshin me këtë mjedis të ri. Megjithatë, siç e përmenda më parë, nga hidrokarburet u formua një mjegull që devijoi rrezatimin ultravjollcë hyrës, duke ftohur klimën . Kjo ngadalësoi prodhimin e metanit dhe temperaturat dhe përbërja atmosferike filluan të stabilizoheshin.
Nëse e krahasojmë mjegullën me atë të Titanit, hënës më të madhe të Saturnit, shohim se ajo ka gjithashtu të njëjtën ngjyrë karakteristike portokalli, që korrespondon me shtresën e dendur të grimcave të hidrokarbureve që formohet kur metani reagon me rrezet e diellit. Megjithatë, kjo shtresë hidrokarburesh e bën temperaturën sipërfaqësore të Titanit -179 gradë Celsius. Kjo atmosferë është më e ftohtë se sa ka qenë Toka ndonjëherë në të gjithë historinë e saj.
Nëse reja e hidrokarbureve të Tokës do të kishte arritur dendësinë që ka Titan-i, ajo do të kishte devijuar mjaft dritën e diellit për të kundërvepruar me efektin serrë të fuqishëm të metanit. E gjithë sipërfaqja e planetit do të ishte ngrirë, duke vrarë kështu të gjithë metanogjenët. Dallimi midis Titanit dhe Tokës është se kjo hënë e Saturnit nuk ka as CO2 as ujë, kështu që metani avullohet lehtë.
Titan, sateliti më i madh i Saturnit
Fundi i epokës së metanit
Mjegulla që u formua nga metani nuk zgjati përgjithmonë. Që nga Proterozoiku kanë ndodhur tre epoka akulli dhe metani mund të ofrojë disa shpjegime pse ndodhën ato. Në këtë kontekst, disa teori sugjerojnë se ngrohja globale mund të ketë ndikuar në këto ndryshime.
Akullnaja e parë quhet akullnaja Huroniane , dhe poshtë shkëmbinjve më të vjetër që gjenden nën depozitat e saj akullnajore ndodhen detriti i uranitit dhe piritit, dy minerale që tregojnë një nivel shumë të ulët të oksigjenit atmosferik. Megjithatë, mbi shtresat akullnajore, vërehet një gur ranor i kuqërremtë që përmban hematit, një mineral që formohet në mjedise të pasura me oksigjen. E gjithë kjo tregon se akullnaja Huroniane ndodhi pikërisht kur nivelet e oksigjenit atmosferik filluan të rriteshin ndjeshëm për herë të parë.
Në këtë mjedis të ri gjithnjë e më të pasur me oksigjen, metanogjene dhe organizma të tjerë anaerobe që dikur mbizotëronin planetin, gradualisht u zhdukën ose u panë gjithnjë e më të kufizuar në habitate më të kufizuara. Në fakt, përqendrimi i metanit do të kishte mbetur i njëjtë ose më i lartë se sot, nëse nivelet e oksigjenit do të ishin mbajtur më të ulëta.
Kjo shpjegon pse, gjatë Eonit Proterozoik, nuk pati epoka akulli në Tokë për gati 1.500 miliardë vjet , edhe pse Dielli ishte ende mjaft i dobët. Është spekuluar se një rritje e dytë e oksigjenit atmosferik, ose e sulfatit të tretur, mund të ketë shkaktuar gjithashtu epokat e akullit duke zvogëluar efektin mbrojtës të metanit.
Siç mund ta shihni, atmosfera e Tokës nuk ka qenë gjithmonë si sot. Ndodhi të ishte pa oksigjen (një molekulë që na duhet sot për të jetuar) dhe ku metani rregullonte klimën dhe mbizotëronte planetin. Për më tepër, pas epokave të akullit, përqendrimi i oksigjenit është rritur derisa të bëhet i qëndrueshëm dhe i barabartë me atë aktual, ndërsa metani është zvogëluar në vende më të kufizuara. Aktualisht, përqendrimi i metanit po rritet për shkak të emetimeve nga aktivitetet njerëzore dhe kontribuon në efektin serë dhe ndryshimet aktuale të klimës.
